許多工業生產過程

均

以能源密集型為特點，會釋放大量廢氣和廢蒸氣

，

存在大量餘熱

。

我國工業餘熱資源豐富，餘熱資源約佔其燃料消耗總量的

17%

-

67%

，其中可回收率達

60%

。特別是在鋼鐵、有色、化工、水泥、建材、石油與石化、輕工、煤炭等行業，餘熱資源約佔其燃料消耗總量的

17%

-

67%

，其中可回收利用的餘熱資源約佔餘熱總資源的

60%

。

根據餘熱資源溫度的高低可分為高溫餘熱（高於

500

℃），中溫餘熱（

200

-

500

℃）和低溫餘熱（低於

200

℃）。

高中溫餘熱可以直接利用，但低溫餘熱一直是利用難點。

在高耗能企業發展中，透過合理利用低溫餘熱，可以大幅度節約能源，降低企業執行成本。

低溫餘熱發電是一項變廢為寶的高效節能技術

，

透過回收鋼鐵、水泥、石化等行業生產過程中排放的中低溫廢煙氣、蒸汽、熱水等所含的低品位熱量來發電。該技術利用餘熱而不直接消耗能源，不

會

對環境產生任何破壞和汙染，

並且

有助於降低和減少餘熱

氣體

直接排向空中所引起的對環境的汙染。

但

由於整個過程效率低下，加上現有技術無法回收廢熱，導致現代工業損失大量能量，該部分能量直接進入空氣或冷卻系統

。為有效避免這樣的能源浪費，有機朗肯迴圈低溫餘熱發電技術應運而生。

有機朗肯迴圈

（

Organic Rankine Cycle

，簡稱

ORC

）

降低了對溫度的要求，

可高效回收中低溫餘熱資源（

350

℃以下，低壓或常壓），

使回收廢熱進行發電具有了經濟可行性

，

對於提高我國能源利用率、節能減排、環境保護具有重要意義

。

ORC

發電原理及流程

有機朗肯迴圈是以低沸點有機物為工質的朗肯迴圈，主要由換熱器、透平、冷凝器和工質泵四大部分組成。

有機工質在換熱器中從餘熱流中吸收熱量，生成具一定壓力和溫度的蒸汽，蒸汽進入透平機械膨脹做功，從而帶動發電機或拖動其它動力機械。從透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷卻水放熱，凝結成液態，最後藉助工質泵重新回到換熱器，如此不斷地迴圈下去。

整個

ORC

發電系統包括四部分：熱源迴路

（

紅色管路

）

、有機工質迴路

（

綠色管路

）

、冷卻水迴路

（

藍色管路

）

、電網

（

黃色部分

）

。

1

、

熱源

（

餘熱資源

）

在圖示紅色管道內流動，進入機組的蒸發器，將熱量傳遞給機組內的工質，熱源水溫度

降低

並離開蒸發器，送入後續工藝；

2

、

工質在圖示綠色管道內往復迴圈流動。液態工質進入蒸發器，吸收熱源的熱量，成為飽和或過熱蒸汽，進入渦輪透平機，熱能轉化為機械能，同時帶動發電機向外輸出電力。過熱蒸汽工質隨後進入冷凝器，被冷卻水冷卻成為液體，進入工質泵。工質泵驅動工質週而復始流動。

3

、

冷卻水在圖示藍色管道內流動。冷卻水在水泵驅動下，進入機組的冷凝器，對工質流體進行冷卻。冷卻水溫度升高並離開冷凝器，送入冷卻塔將熱量散至大氣環境。

4

、

發電機發出電能，併入電網使用。

ORC

發電技術應用方向

有機朗肯迴圈

發電技術可

廣泛用於鋼鐵、水泥、石化、電力、冶金、玻璃等行業

，

主要有以下幾種形式

。

1

、工業餘熱

：

回收工業餘熱可減少工業能耗和溫室氣體的排放。可利用大多數工業過程或電廠排放的煙氣，溫度一般不高於

400

℃。

2

、地熱

：

地熱發電利用地熱蒸汽或者熱水作為熱源，我國目前已經勘測發現的地熱田均屬熱水型熱儲。所利用的地熱水大多在飽和狀態附近，溫度一般不超過

200

℃。

3

、太陽能

：

太陽能能量密度低，熱源溫度不高，需採用基於集熱技術的有機朗肯迴圈熱電系統，經過集熱裝置後，溫度可以達到

300

℃。例如用平板集熱器收集低於

100

℃的太陽熱水作驅動熱源，用

ORC

透平等構成低溫太陽能熱力發電系統，可作為分散式能源。

4

、生物質能

：

生物質能發電採用有機朗肯迴圈主要是由於在機組規模較小時，有機工質具有更高的渦輪機效率。此外，有機朗肯迴圈還被用於液化天然氣

（

LNG

）

的冷能回收等場合。

沈氏節能高效緊湊換熱器

為提高

有機朗肯迴圈

系統效率，需要進行系統的最佳化設計，包括迴圈熱力引數確定、工質的選擇、換熱器設計等。

換熱器直接跟熱源和冷源接觸，

是整個有機朗肯迴圈

的關鍵裝置之一，其換熱效率對有機朗肯迴圈效率起到重要影響。換熱器的設計需要根據餘熱的型別和特點來進行，包括蒸發器、冷凝器、預熱器等，同時需要考慮防腐、防磨、除灰除垢、降低阻力等問題。

擴散焊接板翅式換熱器

（

P

F

HE

）適用於氣

-

液以及氣

-

氣之間換熱，與釺焊板翅式換熱器比較

，

具有焊接無焊料、耐腐蝕性強（氯、酸、鹼、氨、汞等）、耐高低溫（

-200~900

℃

）、耐高壓（

4-15MPa

）、低漏率（

1*10

-9

Pa·m

3

/s

）、材料適用範圍廣（鈦、不鏽鋼、鎳白銅等）。同時，二次焊接對擴散焊芯體焊縫無任何影響等優點。

沈氏節能研發生產的

PFHE

適用於

有機朗肯迴圈

系統，

其

體積小、大功率、

焊接無焊料

等

特點，

兼具安全、高效能和高可靠性。

沈氏節能

PFHE

擁有高緊湊性，

體積和重量僅為傳統管殼式換熱器的

1/6

左右。芯體

內部

採用真空擴散

焊接

製成

，

焊接強度等同於母材，無焊堵風險，

耐腐蝕效能進一步加強。它能夠防止工質混合，

超低

漏

率

，並且

具

有很高的熱回收效率，

比起傳統殼管式換熱器更加契合

有機朗肯迴圈

系統。

沈氏

節能

PFHE

已用於各

類

ORC

系統，包括重卡

O

RC

系統

、

核電

O

RC

系統

、

艦船

O

RC

系統等。