0引言

#160;#160;近年来，由于资源短缺全球变暖的影响，低品位能源的废热利用越来越受到大家的关注，世界上大量学者对从低温热源吸收热量来发电进行了大量的研究^[1]，而有机朗肯循环系统在该领域广泛使用在中小型发电装置上。有机朗肯循环发电系统是采用低沸点有机工质作为热力循环，与低温热源在蒸发器内换热，有机工质被加热到饱和蒸汽，饱和蒸汽进入汽轮机或其他膨胀动机中做功，推动汽轮机或其他动机带动发电。做功后的工质蒸汽经冷凝器冷凝后将重新凝结成液体，并通过系统循环在次加热做功发电。

1国外发展现

#160;#160;#160;#160;欧美等发达国家,对发电技术的研究较早,可追搠到上世纪60年代^[2-4]#160;，当时已有部分试验样机,但由于该技术主要运用在余热回收和新能源领域，受政策及能源市场影响较大，直到近一二十年才得到真正发展。目前该技术已经成熟，制造发电系统的公司已达几十家。

1.1机组分布领域

#160;#160;#160;#160;理论上说，ORC发电机组可适用于80℃#12316;400℃任何种类的连续热源，针对不同热源，国内外学者也展开了相应研究工作，如太阳能^[5-6]、地热能^[7]#160;、生物质能^[8]、工业余热等。但实际应用中，受限于机组技术经济性,各种热源的装机容量相差较大，目前ORC发电技术只在部分品质较优的热源上实现商业化运营。ORC发电机组在地热领域的装机容量最大，原因是ORC发电技术主要用于300℃以下的低温热源，存在发电效率较低的特点，为提高发电系统技术经济性，要求机组装机容量较大，故要求热源容量大,地热水蒸气温度低(300℃以下)、比热高、储量大的特点正适合ORC发电技术。国际上，地热ORC发电技术最为先进的是美国ORMAT公司，该公司大多数项目发电量均在10MW以上。地热源虽有上述优点，但也存在钻探困难、水中矿物杂质难以分离等问题，我国西藏羊八井及那曲地热电站，均因结垢问题严重，未能正常运行，最终关停。其中那曲电站ORC机组为ORMAT公司的产品。生物质能由于热值较低,虽温度较高,但单台电站装机容量较小，并不适合使用体积相对庞大的水蒸气发电系统，ORC发电机组整体组装的结构特点，对于常建造在偏远地区的生物质能电厂而言,在建造和维护上无疑有较大优势。这方面项目最多的是意大利Turboden公司，全球累计安装超过200套,单机容量一般在1 MW左右，但目前国内还没有烟气余热及生物质ORC发电项目实例。装机容量较小的工业余热电站,特点也与生物质能电站类似。
#160;#160;#160;#160;太阳能由于能量密度较低,且受诸多技术条件限制，千瓦造价达5730^[9]欧元，现有项目主要为示范性质，离商业化运用还有较远距离。

1.2 工质

在所有的ORC发电技术研究中,有机工质优选是核心内容之一，因为有机工质的物性对具体热源的回收效率起决定性作用,且对系统部件的设计难度有重要影响。如工质的冷凝压力高，会导致密封系统设计难度离。工质的选用也需考虑环境友好、安全、化学性质稳定等前提条件,不同文献推荐使用的工质各有不同，如R113^[10-12]，R123^[13]，R245fa^[11,14-118]，R134a^[19]等，但并非所有的工质都得到大面积推广使用，目前市场使用较多的工质为R245fa，代表厂家有Purecycle, Acess Energy, Exergy等，其次是R134a，代表厂家有了Turboden.Tas Energy等。一般来说，R134a用于90℃以下的热源，而R245fa则是200℃以下。

#160;#160;#160;#160;#160;在每一个有机朗肯循环系统设计之前，循环工质的理论研究与选择都是第一歩，而在这方面的研究也颇多.韩中合等人^[20]基于太阳能低温有机朗肯循环系统，对比分析了 9种候选工质在低温朗肯循环中的性能，得出R601比较适合作为太阳能低温热发电朗肯循环系统的循环工质.王怀信^[21]等人对低温地热的热电联产系统的不同质进行了研究，推荐E170,R600， R141b作为工质.王辉涛^[22]等人采用热动循环的分析方法及PR状态方程，分析了 10种干流体有机工质.得出R227ea是中低温地热发电有机朗肯循环较理想的工质.HEBERLEF等^[23]人以80 ~ 180 ℃的地热热源为目标，研究了两种非共沸工质（R227ea/R245fa，异丁烯/异戊垸）在不同组分时的热力性能.结果表明，在研究工况范围（80 ~ 180℃）内，R227ea/R245fa工质性能优于异丁烯/异戊烷工质.刘广林等^[24]人对于低温烟气热猓的有机朗肯循环发电系统的研究表明，有机工质R245ea优于其他工质，系统效率可达10. 2％ KHENNICH M等人^[25]针对100 ℃的低温工业余热,对5种工质进行了研究,得出R141b是较为合适的工质.韩中合等人^[26]针对太阳能余热利用，根据热力学第―、二定律，对9种工质的热力循环特性进行了分析,发现当R245fa作为工质时，系统具有较高的热效率和有效能效率.史汝涛等人^[27]根据PR状态方程分析了9种有机工质的热力特性，结果表明，1,1,1,2,3,3,3 -七氣丙烷为比较适合有机朗肯循环系统的工质.BOMBARDA P等人^[28]以工业废气作为驱动热源.对卡琳娜循环和六甲基二硅烷为运行工质的有机朗肯循环余热回收性能进行了比较分析LAI N A^[29]等人研究了可应用于高温（423. #160;15 -613. 15 K)余热的有机朗肯循环工质。

#160;#160;#160;#160;由于热物性的不同，不同的有机工质在相同的ORC系统中有着不同的性能,因此针对不同热源参数特点，优选出合适的发电系统形式及工质，为有机朗肯循环发电系统设计和应用提供科学依据,是保证其有效应用的前提和关键.探索适宜的有机工质是目前有机朗肯循环研究领域的研究热点之一.根据工质的筛选方法和REFPROP软件,粗选出11种适合低温烟气余热发电的有机工质通过热力学分析方法计算出ORC系统的循环热效率、泵功、净输出功、工质运行压力，结果表明，是最适合低温烟气余热发电的工质，R235fa和R600次之.