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不同ORC发电技术之间主要差别在于膨胀机。膨胀机是ORC发电系统的核心部件,主要分为两类。

 

一类是容积型膨胀机,它通过改变体积来获得膨胀比和焓降,适合于小流量大膨胀比的场合,此做功原理也限制了功率范围。常见的容积型膨胀机螺杆式涡旋式两种。涡旋膨胀机科研用的比较多,商业化应用非常少,因为单机容量比较小(几个kW)、机内泄露严重。螺杆膨胀机有一部分商业应用,这两种膨胀机大都是从涡旋压缩机或螺杆压缩机改造而来的,从应用效果来看比如转子寿命和性价比都没有压缩机本身好,这也是目前就全球来说应用较少的原因。

                    

涡旋膨胀机和螺杆膨胀机示意图

 

另外一类是速度型膨胀机,它利用喷嘴和叶轮将高温高压工质气体转化为高速流体输出轴功。速度型膨胀机功率越小,转速越高,甚至可能达到每分钟十几万转,所以速度型膨胀机的功率可以做大速度型膨胀机的代表是向心涡轮透平技术,是目前国际上ORC采用的主流技术。这主要得益于2000年以后航空技术的转化。一些大型军工(航空)企业开始涉足ORC领域,像UTC、GE等等,将航空航天领域大型的涡轮透平技术应用于ORC的膨胀机,这样的话,ORC系统的效率、功率等都得到了跨越式的提高。那时候起,ORC技术其实才算真正得到了推广。

 

 

        

向心涡轮透平三维仿真模型、工质流动及其速度分布示意图

 

 

商业应用较多的螺杆膨胀机与向心涡轮膨胀机相比较:

 项目

 螺杆膨胀机

 向心涡轮膨胀机

 初投资  较低  较高
 系统效率  较低  较高
 整体设计  结构复杂  结构简单、运动部件少
 膨胀机寿命  阴阳转子咬合运行,转子寿命有限(5-6年)  无相对运动磨损,寿命长
 润滑油系统  润滑油充注量较大,易产生污染,维护费用高  较少充注量,维护费用低
 运维成本  频繁维修,运维成本高  低维护需求,低维护费用
 噪音  较高  较低
 单机容量  6kW-1MW  60kW-5MW
 易胜博官方网站余压利用  易胜博官方网站、余压  易胜博官方网站