有出口温度限制的热源亚临界有机朗肯循环最佳回热度定量准则的研究

翟慧星,王随林,安青松,史 琳,安保林

（1.北京建筑大学 环境与能源工程学院，北京100044；2.清华大学 热科学与动力工程教育部重点实验室，北京100084；3.天津大学 热能工程系，天津300072；4.中国科学院理化技术研究所，北京100190）

0 引言

随着能源问题日益突出，缓解能源危机、优化能源结构已逐渐受到世界各国的重视，发展和利用可再生能源和中低品位余热资源是缓解能源危机的重要途径[1]，[2]。与传统化石能源相比，中低品位余热资源存在温度较低、资源分散等问题，而以太阳能为代表的部分可再生能源具有能量密度低的特性。直接应用传统能源转化技术（如水蒸气朗肯循环）对中低品位的余热资源和能量密度较低的可再生能源进行发电，会降低余热资源和可再生能源的热功转换效率[3]。采用有机朗肯循环（ORC）将水蒸气朗肯循环中的工质（水）替换为沸点较低的有机工质，是一种有效利用低温热能进行发电的途径[4]，[5]。

为了更好地将不同温度、形式的热源进行匹配，从而提高ORC系统的循环性能，往往须要采用合适的工质和循环工况[6]，[7]。根据热源进、出口温度以及放热过程中工质温度是否降温，可以将热源分为无出口温度限制有限热容热源、有出口温度限制有限热容热源和无限热容恒温热源[8]。其中，有出口温度限制有限热容热源存在比较广泛，如在工业烟气余热的利用过程中，为了避免酸露点腐蚀，通常设定热源烟气的出口温度高于烟气的酸露点温度；在太阳能和生物质能利用过程中，常须借助中间导热循环将太阳能集热量或生物质燃烧释放的热量传递至热功转换循环，中间导热循环作为ORC系统的热源，有着固定的进、出口温度。……