文 献 综 述

1.研究背景及意义

21世纪以来，随着化石能源日益枯竭，人们对能源合理利用提出了更高的要求。我国是发展中国家，经济的高速发展高度依赖能源，每年的能源消费量稳居世界前列，但是我国企业能源平均利用率仅为30%-40%^[1]，有大量工业余热被直接排放至大气中，对全球气候变暖起到不利的加速作用。我国是世界煤炭资源大国，也是煤炭生产、消费大国，煤炭在我国能源消费中的比例高达60%-70%,其中很大一部分用于燃烧发电，导致大量燃煤余能以热能形式直接排放至空气中，除此之外，工业生产活动中燃料产生热量中的大约50%^[2]也难以避免产生以低温为主的废热，因此，余热回收技术已成为能源学科的重要研究领域。

目前，针对高温余热（≥500℃）^[3]及中高温余热（350℃-500℃）再利用的技术已基本成熟，可是中低温余热（≤350℃），特别是低温余热（≤200℃）的回收利用效率较低，再利用难度大，因其具有能量密度小、能量品味低的缺点，但是，如果可以通过ORC循环回收低温余热发电，既能缓解我国能源紧张的现状，也能对环境保护作出贡献，所以，对于低温余热的研究任重道远。

2.低温余热有机朗肯循环系统

有机朗肯循环系统，简称ORC系统，是朗肯循环系统中以低沸点有机物为工质的系统，由于其所具有的结构简单、效率高、无污染、经济效益显著、应用前景广阔^[4]等特点及其应用于低温余热再利用发电的巨大潜力，受到科学界的广泛关注及研究。

图1 基本有机朗肯循环T-S图 图2 ORC工艺流程图

如图2所示，ORC系统主要由四大部分^[5]组成，即工质泵、蒸发器、膨胀机、冷凝器。其工作原理如下，首先液态有机工质经工质泵加压输送至蒸发器，在蒸发器中与低温余热工质换热气化，然后进入膨胀机中膨胀做功发电，输出的乏汽通过冷凝器冷却为液态，再输送至工质泵，从而完成一次循环过程，通过该流程的反复，实现余热的持续回收再利用。