文 献 综 述

一．研究背景

#160;#160;#160; 作为人类活动的物质基础#8212;能源，方方面面的问题和探索一直受到全球范围内的广泛关注，寻找高品质的能源及提高能源利用效率是解决人类目前能源短缺问题最有效的措施，寻找新能源是个漫长可遇而不可求的过程，所以提高能源利用效率显得尤为重要。我国余热资源分布广泛且数量巨大，高温余热发电技术已日趋成熟并在钢铁、冶金、水泥、化工等领域应用广泛。低温余热由于温度过低所以利用其发电技术尚未成熟，传统方法利用水蒸气作为工质时系统效率较低甚至无法利用^[1]，有机朗肯循环利用沸点低的有机工质来代替传统工质水推动涡轮机做功，由于其沸点低的优点低温下可以产生较高的饱和蒸气压，有机工质的这一特性使有机朗肯循环在回收、利用低温余热等低品位热能资源成为可能。目前低品位能源例如工业余热、太阳能集热、地热等约占全世界总产热量的一半^[2]，其回收利用对我们人类及社会的可持续发展意义重大。

传统朗肯循环是以水蒸气作为工质的一种理想循环过程，主要包括等熵压缩、等压加热、等熵膨胀、以及一个等压冷凝过程，最简单的蒸汽动力循环由水泵、锅炉、汽轮机和冷凝器四个主要装置组成。水在水泵中被压缩升压，然后进入锅炉加热汽化，成为过热蒸汽后，再进入汽轮机膨胀作功，作功后的低压蒸汽进入冷凝器，最后冷却凝结成水，回到水泵中完成一个循环^[3]。与之不同的是，有机朗肯循环是以有机工质例如苯、甲苯、环戊烷、环己烷等来代替水作为整个循环的介质。

二．研究意义

伴随着我国经济的快速发展以及人民生活水平的日益提高，我们对生活品质的要求也越来越高，对于环境的认知和节能的意识也显得愈加明显，所以回收、利用余热发电等具有更加积极的作用。就目前而言，我国总体的能源利用效率并不高，远远低于欧美等西方发达国家以及能源短缺的日本，能源利用效率不高很大的原因在于很多能源没有被二次利用，大量的热量被浪费了。目前高温余热利用技术已成熟并广泛应用，低温余热这一块却差强人意，但是单单就低温余热发电这一块，有机朗肯循环（以环戊烷为例）优点具有以下优点^[4]：

#160;#160;#160;#160;1.对于低温热源有更高的利用效率；

#160;#160;#160;#160;2.环戊烷密度比水蒸气大,比容小,因此所需要的汽轮机尺寸(尤其是减小汽轮机末级叶片的高度)、排气管道尺寸和空冷冷凝器中的管道直径均小很多；

#160;#160;#160;#160;3.环戊烷在膨胀作功过程中,从高压到低压一直保持干燥状态,这就减小了冲击汽轮机时腐蚀损坏的可能性；

#160;#160;#160;#160;4.在缺水地区,优先使用空气冷却的冷凝器，ORC电厂的空冷冷凝器要比水蒸气电厂的空冷冷凝器的体积小得多,价格也低得多；

#160;#160;#160;#160;5.有机工质冷凝压力高,整个系统在接近或稍高于大气压力的状态下工作,大大降低有机工质的漏失现象；