不同LNG蒸發壓力下的ORC系統結構分析與優化

許福泉

（福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院，福建福州 350008）

1 引言

能源是國家發展的重要基礎，能源的開發和使用效率是衡量社會文明的重要經濟指標。國內工業耗能占全國能源消耗的70%，同時這部分耗能中，超過50%的能量是以不可利用的廢熱形式直接排放到大氣中，對周邊環境產生嚴重的熱污染[1]。同時國內對清潔能源的需要不斷加大，對天然氣的消費需求日益增長。LNG通常采用低溫常壓運輸，在使用過程中采用傳統方法進行液-汽轉換，這會浪費約(830—860)×103kJ/t的冷量[2-4]。有機朗肯循環在熱能與冷能回收利用方面具有較好的可行性和經濟性，許多學者對其展開了廣泛的研究[5-11]。

對有機朗肯循環的結構分析與工質選擇一直是該研究領域的熱點問題之一。Chao[12]比較了R123、R114和R600等11種工質，研究了不同蒸發溫度、冷凝溫度對系統性能的影響。以系統凈輸出功為評價指標，指出R600適合用于回收60℃-150℃的低溫熱能。王弢[13]以?效率為評價指標，分析不同冷凝溫度對以LNG為冷源的有機朗肯循環的影響，指出propane表現出最佳的?效率和凈輸出功，是該系統理想工質。

Imran[14]等以地熱能為低溫熱源分別構建簡單ORC、完全回熱ORC和抽氣回熱式ORC發電系統。研究結果表明采用完全回熱式結構可顯著提高ORC的?效率，但不利于整體結構的經濟性。而采用抽氣回熱結構雖然會降低系統的輸出功，但對降低冷凝器設備的負荷有益。Wang[15]等和Song[16]等分別以地熱能、太陽能為低溫熱源和LNG為冷源，選用二氧化碳為工作流體，構建了超臨界ORC系統，指出存在一個最佳蒸發壓力，使系統獲得最佳的?效率。……