節(jié)能減排是緩解能源及環(huán)境危機(jī)的重要舉措，大量工業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的低溫余熱資源不能被有效地回收利用，不僅浪費(fèi)了能源，還使得熱污染成為了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，余熱回收、太陽(yáng)能及生物質(zhì)能的高效利用是節(jié)能減排的重要環(huán)節(jié)。使用有機(jī)朗肯循環(huán)可以很好地解決這一問(wèn)題，它可以用有機(jī)工質(zhì)將低溫余熱回收后進(jìn)行發(fā)電，成為回收低品位熱能的有效技術(shù)途徑。

1、有機(jī)朗肯循環(huán)基本原理

有機(jī)朗肯循環(huán)(OrganicRankine Cycle，簡(jiǎn)稱(chēng)ORC)，又稱(chēng)雙循環(huán)，是一種新型環(huán)保型的發(fā)電技術(shù)。有機(jī)朗肯循環(huán)的基本原理與常規(guī)的朗肯循環(huán)類(lèi)似。兩者最大的區(qū)別是有機(jī)朗肯循環(huán)的工質(zhì)是低沸點(diǎn)、高蒸汽壓的有機(jī)工質(zhì)，而不是水。有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)由蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、冷凝器和工質(zhì)泵組成，如下圖所示。工質(zhì)在蒸發(fā)器中從低溫?zé)嵩粗形諢崃慨a(chǎn)生有機(jī)蒸氣，進(jìn)而推動(dòng)膨脹機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，在膨脹機(jī)做完功的乏氣進(jìn)入冷凝器中重新冷卻為液體，由工質(zhì)泵打入蒸發(fā)器，完成一個(gè)循環(huán)。

2、有機(jī)朗肯循環(huán)應(yīng)用場(chǎng)合

有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電可利用的低品位能主要有以下幾種形式：

(1)工業(yè)余熱?；厥展I(yè)余熱可減少工業(yè)能耗和溫室氣體的排放?？衫么蠖鄶?shù)工業(yè)過(guò)程或電廠排放的煙氣，溫度一般不高于400℃。

(2)地?zé)?。地?zé)岚l(fā)電利用地?zé)嵴羝蛘邿崴鳛闊嵩?，我?guó)目前已經(jīng)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)的地?zé)崽锞鶎贌崴蜔醿?chǔ)。所利用的地?zé)崴蠖嘣陲柡蜖顟B(tài)附近，溫度一般不超過(guò)200℃。

(3)太陽(yáng)能。太陽(yáng)能能量密度低，熱源溫度不高，需采用基于集熱技術(shù)的有機(jī)朗肯循環(huán)熱電系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)集熱裝置后，溫度可以達(dá)到300℃。例如用平板集熱器收集低于100℃的太陽(yáng)熱水作驅(qū)動(dòng)熱源，用ORC透平等構(gòu)成低溫太陽(yáng)能熱力發(fā)電系統(tǒng)，可作為分布式能源。

(4)生物質(zhì)能。生物質(zhì)能也是有機(jī)朗肯循環(huán)的重要驅(qū)動(dòng)源之一。生物質(zhì)能發(fā)電采用有機(jī)朗肯循環(huán)主要是由于在機(jī)組規(guī)模較小時(shí)，有機(jī)工質(zhì)具有更高的渦輪機(jī)效率。此外，有機(jī)朗肯循環(huán)還被用于液化天然氣(LNG)的冷能回收等場(chǎng)合。

3、有機(jī)朗肯循環(huán)優(yōu)勢(shì)

有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)克服了常規(guī)水蒸汽朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)存在的系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜、管道內(nèi)容易結(jié)垢生銹、維修成本較高、單機(jī)容量不能太小、一般只適用于350℃以上的余熱等缺點(diǎn)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)效率高，系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，不需要設(shè)置除氧、除鹽、排污及疏放水設(shè)施;凝結(jié)器里一般處于略高于環(huán)境大氣壓力的正壓，不需設(shè)置真空維持系統(tǒng)。

(2)透平進(jìn)排氣壓力高，所需通流面積較小，透平尺寸小。

(3)使用干流體時(shí)，余熱鍋爐中不必設(shè)置過(guò)熱段，工質(zhì)蒸汽直接以飽和氣體進(jìn)透平膨脹做功。

(4)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，無(wú)人值守，需要極少的運(yùn)行、維修人員，運(yùn)行成本很低。

(5)單機(jī)容量可從幾千瓦到數(shù)千千瓦。

(6)系統(tǒng)部件、設(shè)備可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模塊化生產(chǎn)，能縮短安裝周期，降低制造成本。

(7)適用于溫度高于70℃以上的低溫余熱源。

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展以及能源價(jià)格的不斷攀升，將余熱資源品位提高再利用的方式，特別是將工業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的低品位熱能資源轉(zhuǎn)換為方便、靈活的電能的回收方式受到廣泛關(guān)注。有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)以其良好的機(jī)動(dòng)性及對(duì)于維護(hù)保養(yǎng)的要求比較低等優(yōu)點(diǎn)，將其整合到能源系統(tǒng)發(fā)電，可以實(shí)現(xiàn)用低品位能源(廢熱)提供高品位能源(電能)，減輕電力負(fù)擔(dān)，提高總的發(fā)電效率及發(fā)電量。在相同輸出的條件下，減少了二氧化碳等污染物的排放，有利于環(huán)境保護(hù)。有機(jī)朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電技術(shù)為有效解決大量低溫余熱資源回收問(wèn)題提供了選擇。