低温热能发电机组选型及发展趋势分析与讨论

张向阳

摘要：本文结合作者多年来的工作经验主要阐述了低温热能发电的机组选型以及发展趋势，仅供参考。

关键词：低温热能发电；机组选型；发展趋势

前言：

现阶段随着科学技术的发展，发电的手段也多种多样。回收工业的余热来进行发电不但能够有效的减少工业制造排放出的有害气体，还能利用工业余热来大量发电。根据调查结果显示，工业散发出的余热总量非常巨大，而我国能源消耗比世界上能源消耗的平均水平还要高出2.4倍，而能源的开发效率也远远比国际水平更低，因此，利用工业余热发电能够有效的创造出巨大的经济价值，并且有益于周边生态环境的建设。但现阶段世界上各个国家所使用的工业余热发电工程更多采用CFC类工质，这种物质虽然能够有效的利用工业余热完成发电作业，但也会对臭氧层造成巨大的破坏，因此，现在要对工业余热发电工程技术进行改革，采用对臭氧层没有损害的HFC类工质，发展ORC循环发电系统。

1、低温热能发电机组选型分析

所谓低温热能，实际上指的是品位较低的热能，通常情况下温度在200℃以下，因其种类繁多，诸如：地热、太阳能、海洋温差与工业废热等。需注意的是低温热能本身有着技术利用难度大且发电效率低等特性，因而在具体应用环节会直接被排放到环境中，进而便增大了环境污染率。而在现代技术利用下，回收与再利用这部分能源，除了能有效解决能源短缺问题外，还能科学减少环境污染（如：图一）。

其中低温热能发电机组主要是在朗肯循环热力发电系统的利用下，研发而成，诸如：Kalina循环、有机物朗肯循环、氨吸收式动力制冷复合循環和水蒸气扩容循环等。针对不同混合物或工质情况，采用的机组型号不同，如：地热发电应用最多的是水蒸气扩容循环，此外氨吸收式动力制冷复合循环是现阶段新的一种复合循环方式。

2、低温热能发电利用情况浅析

低温热能主要代指的是品味较低的热能，从广义上来说，温度低于200e的能源都可以称之为低温热能。现阶段随着科学技术的发展，低温热能的总量也越来越多，工业余热、地热、太阳能、海洋温差等都属于可再生的低温热能，不但产量巨大，而且属于可循环利用的资源。目前人类利用资源创造出的工业热能最终有50%的能量被当做废热的形式直接排放到工厂之外，如果能够对这部分能源进行回收利用，那么就能够解决我国能源匮乏的问题，并且减少工业生产过程中出现的对周边环境的污染。

3、低温热能发电的相关问题解读

目前低温热能发电存在的主要问题在工质的选择和热交换器的优化当中。要想发展效率更高且环保绿色的低温热能发电工程，需要研究和创造全新的工质，现阶段使用的工质不但要求价格低廉，而且要符合绿色环保的需求。需要注意的是，在低温热能发电的过程中，由于工质一直处在循环工作当中，自身必须具备一定的抗压性能，在发电的过程中中受到的压力不能过高也不能过低，必须严格按照低温热能的发电要求控制在发电装置抗压性和密封性允许的范围之内。此外，工质的选择尽量向干性考虑，这样才能保证在发电过程中，透平工作的安全性。

热交换器的优化也会直接影响到低温热能的发电效率，选择适当的热交换器能够有效的提升低温热能发电的效率。在实际发电的过程中，为了提高热交换器的工作效率，可以适当的正价热交换器的换热面积，重新设计热交换器的结构采用换热效率更高的新型材料和有机物工质，减少在换热过程中造成的热量损耗，进而获得更加高效的发电效率，提高对低温余热的利用率。

4、低温热能发电性能的提升方式研究

低温热能发电最佳的循环方式是洛仑兹循环，也就是工质在热能交换的过程中和热源温度紧密结合并且随之变化的循环，而在实际发电的过程中，势必会出现循环上的错漏，导致工质在吸收热能的过程中和热源温度的不匹配，使得换热过程中损失的热量增加（如：图二）。

针对这种情况，低温热能发电工程要采用全新的工质循环模式，诸如混合工质循环、Kal-ina循环模式等。全新的工质循环模式可以帮助低温热能发电工程更好的实现在发电过程中的吸热工作；而回热循环系统主要适用于热源温度较高的低温发电工程当中，利用回热循环系统，可以将回热效率提高60%以上，获得更好的发电效率，节省了更多的低温热能。我国科学院工程热物理研究所和北京化工大学对复合回热循环系统进行了研究，完善了其性能。

5、结束语

现阶段低温热能发电技术的重点就是要提高低温余热的利用效率和整体的发电效率，并且在发电过程中保持绿色环保。从技术手段来看，提高对热能的利用效率可以利用提高热源的温度达成，也就是说，如果能够将太阳能集热技术运用到其中就能极大的提升低温热能的发电效率；其次就是采用效率更高的热交换器，减少在换热过程中出现的热能损耗，使用更加高效的工质，提高热能的转换效率。

参考文献：

[1]凌静. 低温环境风力发电机组的选型分析[J]. 贵州大学学报（自然科学版）. 2011（04）

[2]潘慧慧.风电场风力发电机组选型的研究[D].上海电力学院 2013

[3]杨星光.基于容量系数的风力发电机组选型研究[D]. 湖南大学 2012

[4]刘瑞轩.风力发电机组综合优化选型方法研究[D]. 华北电力大学（北京） 2011