文 献 综 述

1.能源回收的重要性

我国是一个能源消费的大国，但是据有关资料显示，一些发达国家的能源利用率达到50%以上，美国的能源利用率已经超过60%，而我国只有30%左右^[1]，有很大一部分的余热能源未被利用。所以，废热、余热资源是非常巨大的，如果我们能着手于废热、余热能源回收利用方面的研究，我们将会为节能减排做出极大的贡献^[2]。中高温的余热回收已经取得了不小的成就，但是据有关资料统计显示，超过50%的余热以300℃以内的低温余热形式排放，所以如何高效利用低温余热资源已经成为了研究热点^[3]。

2.有机朗肯循环（ORC）发电系统

2.1 ORC发电系统在低温余热回收中的优势

ORC发电技术采用的工质是有机工质，其原理与传统的水蒸气朗肯循环发电相同。但是由于回收的余热温度通常是低温，有机工质相较于水能够获得更高的蒸汽压力，且有机朗肯循环（ORC）相比于水蒸汽朗肯循环而言，具有可回收较低温度的废热、工作压力低、在较冷天气不需要增加防冻设施等优点^[4]。Liu等^[5]认为水、氨、乙醇等内部含有氢键、汽化潜热较大的湿流体不适宜作为低温朗肯循环的工质。综上所述，在中低温的余热回收发电领域中，有机朗肯循环受到了广泛的关注。

2.2 ORC发电系统构成及工作原理

如图（a）所示有机朗肯循环发电系统主要由四个部分组成：蒸发器、冷凝器、循环泵、透平机。有机工质在蒸发器中与高温热源换热吸热膨胀，随后进入透平机进行做功进而带动发电机做功发电。做功后的乏汽进入冷凝器与低温热源换热冷凝成液体，再经过循环泵升压进入蒸发器，如此循环进行。

图a. ORC发电系统示意图 图b. ORC发电系统的T-S图