利用LNG冷能的三级发电系统工质筛选及优化

郭媛媛，潘 振，韦丽娃，商丽艳，闫明月，王勃飞

（1. 辽宁石油化工大学 石油天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001；2. 辽宁石油化工大学 机械工程学院，辽宁 抚顺 113001；3. 辽宁石油化工大学 环境与安全工程学院，辽宁 抚顺 113001；4. 抚顺铝业有限公司，辽宁 抚顺 113001）

液化天然气（LNG）需求量和贸易量逐年增长，带动了LNG冷能相关研究的发展[1]，其中有机朗肯循环（ORC）是回收LNG冷能的重要方法[2]。ORC系统的工质优选以及参数优化是高效回收LNG冷能和提高系统整体性能的关键。

针对ORC系统的工质选择和性能优化，学者们做了大量研究。 Sun等[3]对单级ORC系统进行了分析， 指出采用混合工质时系统的传热温差明显减小且火用损降低。 Hui等[4]以LNG为冷源构建了双级ORC系统，将4种工质组合进行对比，发现Ⅰ级ORC采用R170而Ⅱ级ORC采用R32， 系统热力学性能较高且性能优于单级系统。 Xue等[5]设计了双级ORC系统， 对比了纯工质和混合工质的系统性能， 指出系统火用效率明显提高。 Sun等[6,7]将LNG作为冷源，优化分析了双级ORC系统， 对比不同工质组合时发现，与Ⅱ级ORC的工质相比，Ⅰ级ORC工质对系统性能的影响更大； 在随后的研究中对3种不同形式的ORC进行分析， 结果表明平行双级ORC的性能最好。 但是，以上文章仅分析并优化了系统的热力学性能，忽略了对经济性能的讨论。

Zhang等[8]以LNG为冷源将系统的热力学性能与经济性能相结合，对ORC系统进行了优化，得到的最优运行参数更为全面。 韩中合等[9]从系统的热力学性能和经济性能两个角度出发，对应用不同纯工质的单级ORC系统进行了多目标分析，表明将甲苯作为单级ORC的工质时系统性能最优。……