ORC有机朗肯热水发电技术
一、有机朗肯循环概念
有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle，简称ORC）利用有机工质低沸点的特性。在低温条件下有机工质被加热即发生蒸发，工质汽化后获得较高的蒸气压力，推动膨胀机做功，从而将低品位热能转换为高品位的机械能和电能。 因此，有机朗肯循环发电技术，是一项将工业生产过程中产生的中低品位余热加以回收利用，转化为高品位电能的节能减排技术。
二、ORC发电机组技术原理
ORC发电机组由有机工质、蒸发器、透平膨胀—发电一体机、冷凝器、工质泵、发电控制系统和并网系统等几部分组成。ORC机组详细原理如下： （1）高温流体吸收工业余热后，进入蒸发器加热有机工质，有机工质在蒸发器中被加热为高压蒸气（状态点1）； （2）高压蒸气进入透平膨胀做功，成为低压蒸汽（状态点2），带动发电机产生电能； （3）膨胀后的低压蒸气进入冷凝器，被冷却为低温低压工质流体（状态点3）；
（4）工质流体通过增压泵升压后（状态点4）再次进入蒸发器，经加热达到饱和液态、饱和气态、过热气态（状态点1），从而完成整个循环。
图1 有机朗肯循环ORC发电机组原理图
有机朗肯循环发电机组工作的关键过程是： 中低温余热加热有机工质成为蒸汽→有机工质蒸汽驱动涡轮透平做功→发电机向外输出高品质电能。因此，涡轮透平——发电一体机是ORC发电机组的核心设备。其中透平最主要的部件是叶轮，具有沿圆周均匀排列的叶片，被安装在透平轴上。
图2 涡轮透平结构图
流体所具有的能量在流动中经过喷管时转换成动能，流过转子时流体冲击叶片，推动转子转动，从而驱动透平轴旋转。透平轴经齿轮传动带动发电机工作，输出电能。整机发电机组图示如下所示：
整个ORC发电系统包括四部分：热水回路(红色管路)、有机工质回路(绿色管路)、冷却水回路（蓝色管路）、电网（黄色部分）。
ORC发电系统组成如下图所示：
图3 有机朗肯循环发电系统示意图
1）热水（余热资源）在图示红色管道内流动，进入机组的蒸发器，将热量传递给机组内的工质，热源水温度降低并离开蒸发器，送入后续工艺； 2）工质在图示绿色管道内往复循环流动。液态工质进入蒸发器，吸收热源的热量，成为饱和或过热蒸汽，进入涡轮透平机，热能转化为机械能，同时带动发电机向外输出电力。过热蒸汽工质随后进入冷凝器，被冷却水冷却成为液体，进入工质泵。工质泵驱动工质周而复始流动。 3）冷却水在图示蓝色管道内流动。冷却水在水泵驱动下，进入机组的冷凝器，对工质流体进行冷却。冷却水温度升高并离开冷凝器，送入冷却塔将热量散至大气环境。 4）发电机发出电能，并入电网使用。四、ORC发电机组适用的热源条件
工业应用与非工业应用如下所示。
图4 有机朗肯循环ORC发电市场应用
六、ORC发电技术国家政策 我国“十三五”将加快推进工业节能，重点推进煤炭、电力、钢铁、有色、石油石化、化工、建材、轻工、纺织等13个行业节能减排，加快节能减排技术推广应用，加大对工业余热的综合梯级利用。 国家在大型环保及资源综合利用设备、余能回收利用领域突破重大关键节能技术、重点节能低碳技术推广、节能与能效提升技术创新、工业余能深度回收利用及提高工业余能回收利用效率、提升节能技术装备供给水平、有序推进地热发电等方面逐步重视，不断出台政策予以大力支持。《重大技术装备自主创新指导目录》，2012
《中国石化科技部“炼厂低温余热有机工质发电技术开发”》，2014
《重大节能技术与装备产业化工程实施方案》，2014
《国家重点节能低碳技术推广目录（2014 年本，节能部分）》，2014
《国际“双十佳”最佳节能技术和实践清单（节能技术）》，2015
《国家重点节能低碳技术推广目录（2015 年本，节能部分）》，2015
《能源技术革命创新行动计划（2016-2030 年）》，2016
《可再生能源发展“十三五”规划》，2016
《“十三五”节能环保产业发展规划》，2016
《国家重点节能低碳技术推广目录（2016 年本，节能部分）》，2016
《地热能开发利用“十三五”规划》，2017
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