引言

石灰窑工艺过程中产出大量低温余热，特别是窑尾预热器后排放的低温烟气，因其烟气参数较差，热能品位低、缺乏可靠的余热回收发电工艺技术及设备，该低温废气通常是在除尘处理后直接排放到空气中，造成能源的白白浪费和热污染。因此，利用石灰窑生产过程中排放的低温烟气进行发电，高效回收利用石灰窑余热，既可以为企业创造经济效益，又可以降低热污染，创造更环保、更节能的工厂环境。

以某地实际运行2×500 t/d石灰窑为对象，应用南京天加热能技术有限公司生产并已投入使用的有机朗肯循环（ORC）余热发电机组（美国UTC进口PureCycle系列），在相同热源参数条件下，余热发电系统分别采用有机朗肯循环系统和水蒸汽与有机工质联合循环（S-ORC）系统进行模拟计算，对比分析两种循环系统的工艺特点及性能评价指标，为有机朗肯循环在石灰窑低温余热回收的工程应用和推广提供了理论数据参考。

河牧牧业一直秉承“诚实守信、质量第一、客户至上、合作共赢”的经营理念，为了跟客户能够达成长期的合作，共同发展。论坛期间河牧还举办了2019年河牧牧业战略合作伙伴签约仪式，现场签约100万代理商代表并为50多位优秀代理商进行了授牌。

目前，对于燕麦光照不敏感机制的研究主要集中在光照不敏感基因的分子标记的开发[9-11]，本试验中所用新品系是研究燕麦光照不敏感机制的重要资源。一个品种的适应性不仅取决于生育期是否合适，而且与产量、品质、抗性等许多性状有关。本研究选择的新品系，在短日照下也能完成完整的生育期，其产量与对照品种在长日照条件下的产量相当，甚至更高。但就其品质、抗性方面，仍需要进一步研究。

1 ORC余热发电机组原理及性能

1.1 机组原理及理论模型

采用的PureCycle系列ORC余热发电机组使用干性有机物质R245fa做工质，机组原理如图1所示。

  

图1 ORC余热发电机组原理图

机组理论模型有如下假定：（1）状态条件是稳定的；（2）蒸发器、冷凝器及其连接管道中不考虑压降；（3）透平和工质泵采用等熵效率。

ORC机组系统温熵图（见图2）中的1-2-3-4-5-6-1，包含4个热力过程，各过程热力分析如下：

  

图2 ORC机组系统的温-熵图

（a）4-5-6-1表示有机工质在蒸发器中等压吸热。有机工质在蒸发器中被热流加热而产生汽化，工质吸收的热量为：

 

（b）1-2表示有机工质在透平中膨胀做功。工质向外输出的功为：

 

（c）2-3表示有机工质在冷凝器中被等压冷却。压力温度降低的工质从透平排出进入冷凝器被循环水冷凝，工质放出的热量为：

 

（d）3-4表示液体有机工质在工质泵中的升压输送。从冷凝器来的液体工质经过工质泵升压后并送至蒸发器，输入工质的功为：

原理。把去掉磁性金属物的面粉与已知量的磁性金属物混合均匀后，再经磁性金属物检测器分离，计算收集的磁性金属物回收率。若回收率在95%以上，该仪器性能即满足工作要求。

 

（1）烟气-饱和蒸汽换热系统。

 

上述过程中，h1、h2s、h2、h3、h4、h4s——依次为各阶段点比焓(kJ/kg)；wt,ideal、wp,ideal——依次为理论状态下的透平输出功和工质泵耗功(kJ/kg)；ηt、ηp——依次为透平和工质泵的等熵效率。

1.2 余热发电机组特点及性能

1.2.1 余热发电机组特点

（1）采用高效径向透平膨胀机，系统效率远高于同类螺杆机组；

（2）有机工质采用R245fa，透平-发电机采用一体化设计，不存在工质泄漏；

从图7中可以看出，随着环境温度降低，两种系统的发电功率是逐渐升高的，S-ORC系统平均发电功率一直高于ORC系统，且随着环境温度的降低，S-ORC系统的平均发电功率增长率比ORC系统更高。

（4）多样化的并联方式，通过多台机组并联满足热源利用需求，提高系统发电量，充分利用热量并节约场地空间；

由表5看出，本文计算结果与实际值相对误差为10.7%，可靠性较好，能满足工程要求，除北京经验公式外，其他公式计算结果与实际值相差较大，因其他经验公式中参数取值较为保守，且未考虑卸荷拱效应；北京经验公式计算结果与实际值相对误差最小，因邯郸磁县地区与北京同属华北地区，土层条件相似，所以计算结果相对接近。计算结果与实际值较为接近。

（5）系统集成度高，关键参数自动调控，可做到一键启停。

1.2.2 机组性能

一级汽水循环：饱和蒸汽先进入背压式汽轮机做功发电，变成低压饱和蒸汽，然后从背压式汽轮机排汽口排出进入蒸发器，在蒸发器中冷凝放热，再由水泵送回余热锅炉。

  

图3 蒸发温度和冷凝温度对机组发电效率的影响

从图3中可以看出，ORC机组的发电效率随蒸发温度升高而增大，随冷凝温度降低而减小。由于工程实际中常以热源、冷源温度作为输入参数，机组发电效率随热源、冷源温度变化如图4所示。

  

图4 热源和冷源温度对机组发电效率的影响

从图4中可以看出，ORC机组的发电效率随热源温度升高而增大，随冷源温度降低而减小，这与蒸发温度和冷凝温度的影响结果是相符的。同时，随着热源温度的升高，不同冷源温度下的机组发电效率也在逐渐接近。

2 石灰窑余热发电系统

2.1 ORC余热发电系统

石灰窑ORC余热发电系统流程如图5所示。由烟气-饱和蒸汽换热系统和ORC发电系统所组成。

对于Reduce阶段，其过程包括3个子阶段，分别是：Shuffle子阶段、Sort子阶段、Reduce子阶段，具体执行过程如图2所示。其中，Shuffle子阶段从每一个运行Map任务的节点上将属于自己处理的数据分片并通过网络传输到运行Reduce任务的节点内存中，当内存缓冲满时再溢写到本地磁盘中去；Sort子阶段在Shuffle复制完所有Map输出期间，循环对Map的输出数据进行归并排序，以保证数据整体的有序性。Reduce子阶段对已排序输出的数据中的每个键迭代地调用Reduce函数，执行用户编写的Reduce函数代码，产生最后的输出数据，并写入最终的HDFS中。

拟制定出符合教育部《大学英语课程教学要求》和院系本科人才培养定位的大学英语教学大纲。构建以实用性内容为主的、培养学生语言应用能力的课程内容体系；建立以学习者为中心的，适应个性发展的分级教学模式，合理安排教学内容和方法，提高教学效率，提升本专业学生英语四级通过率和英语口语沟通能力，调动学生学习积极性与主动性。

（e）整个热力循环的热效率为：

从整体上来看，多媒体教学具备形象、生动的特点，但不同的多媒体教学资源具有不同的特点。例如，图片是信息的一种静态展示方式，适用于表现静态的现象；视频是动态的呈现方式，适用于表现某些动态过程；而网络具有很强的交互性，可以用于开展师生互动。在初中语文教学中，只有充分了解这些媒体的特点和差异，才能选择出有利于教学活动开展的媒体类型，从而真正发挥多媒体教学的价值和作用。

  

图5 ORC余热发电系统原理图

在石灰窑窑尾预热器烟气原有管道上增设新的烟气回收管道，烟气通过新增管道进入余热锅炉，经余热锅炉后进入原烟风管道经除尘器由烟囱排出。与此同时，余热锅炉经换热产生的饱和蒸汽，再由汽水管道送入余热发电机组。

（2）ORC发电系统。

有机工质在蒸发器壳程被饱和蒸汽加热后，由液体变成气体完成升压，进入透平做功发电；做功后的有机工质气体压力、温度降低，再进入冷凝器壳程，经循环水冷却后冷凝成液体，由工质泵送入蒸发器循环使用。

2.2 S-ORC余热发电系统

以国内某企业2×500t/d活性石灰生产线排出的低温烟气为研究对象，烟气参数如表1所示。烟气换热余热锅炉热力参数如表2所示。ORC余热发电系统参数取值如表3所示。S-ORC余热发电系统参数取值如表4所示。

  

图6 S-ORC余热发电系统原理图

根据天加已建成的国内首个专业ORC发电工程示范中心实验，取得该系统模拟各工况性能测试数据。机组发电效率随工质蒸发温度和冷凝温度变化如图3所示。

二级有机工质循环：有机工质在蒸发器壳程被低压饱和蒸汽加热后，由液体汽化完成升压，进入透平做功发电；做功后的有机工质气体压力、温度降低，再进入冷凝器壳程，经循环水冷却后冷凝成液体，由工质泵送入蒸发器循环使用。

首先，学习者的学习风格与其左右脑倾向密切相关。众所周知，左右脑结构不同，功能各异。左脑为逻辑脑，善于分析处理言语信息；右脑为图像脑，善于综合处理表象信息。而赖丁和基玛[11]对所发现的30多种风格进行系统分析后，断定它们可以被综合为两个主要的认知风格纬度，即整体——分析和言语——表象风格纬度。可见学习者的认知风格与其左右脑倾向性有很大的关系。

3 计算分析

石灰窑S-ORC余热发电系统流程如图6所示，循环发电部分由ORC系统转换成了S-ORC系统。S-ORC系统是由一级汽水循环（SRC）和二级有机工质循环串联组成的双工质双循环。

 

表1 2×500t/d石灰窑烟气参数

  

烟气成分（%）烟气温度烟气流量O2N2H2O 7.6663.34 CO2 23.025.88 SO2 0.1粉尘12 g/Nm3 300℃2×64082=128164 Nm3/h

 

表2 烟气余热锅炉热力参数

  

序号1 2 3 4 5 6 7 8热力参数进口烟气温度（℃）出口烟气温度（℃）锅炉漏风系数（%）锅炉散热系数（%）给水温度（℃）出口蒸汽压力（MPa）出口蒸汽温度（℃）出口蒸汽流量（t/h）数值300 160 0.15 1 80 0.45 148 9.3

 

表3 ORC余热发电系统参数

  

序号1 2 3 4 5 6热力参数蒸发器散热损失（%）冷凝器散热损失（%）冷凝器冷却水进口压力（MPa）冷凝器冷却水温升（℃）发电机转速（r/min）ORC机组效率（%）数值0.5 0.5 0.4 10 3000按实验数据

 

表4 S-ORC余热发电系统参数

  

参数 数值饱和蒸汽背压式发电机组蒸汽进口压力（MPa）蒸汽进口温度（℃）蒸汽进口质量流量（t/h）汽机等熵效率（%）发电机效率（%）蒸汽出口压力（MPa）蒸汽出口温度（℃）0.45 148 9.3 78 96 0.15 111 ORC发电机机组参数蒸发器散热损失（%）冷凝器散热损失（%）冷凝器冷却水压力（MPa）冷凝器冷却水温升（℃）机组效率（%）发电机转速（r/min）0.5 0.5 0.4 10按时间数据3000

2种系统对比分析如下。由于有机朗肯循环发电系统与常规汽轮发电系统有相似之处，在借鉴常规汽轮发电系统性能指标基础上，石灰窑有机朗肯循环余热发电系统性能评价指标可采用发电功率、发电效率和余热利用效率等评价[4]。

发电功率是对整个系统的设计、安装、施工和运行情况的综合直接反映；但在工程实际中，其易受窑况、热耗及采样时间等因素影响。2种系统发电功率变化如图7所示。

3.1 发电功率及自用电率

发射电子的角分布包括方位角φ的角分布和偏转角θ的角分布。在本文的计算模型中，发射电子的概率密度在φ方向为均匀分布，在θ方向上与cosθ成正比[5-6]。

  

图7 系统发电功率随环境温度变化

（3）机组进口热源可为150～100℃过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水混合物及热水等；

自用电率是整个发电系统自身耗功率与发电功率的比值。自用电率准确反映了系统内各设备的耗能情况。在其他参数不变情况下，该项数值越小，系统自身消耗能源越少，对外供电量越大，可实现的效益也越好。两种系统自用电率变化如图8所示。

  

图8 系统自用电率随环境温度变化

从图8可以看出，2种系统自用电率都随环境温度降低而降低，ORC系统自用电率一直高于S-ORC系统。

3.2 发电效率

发电效率是余热发电系统发电量与输入系统的热量的比值。余热系统的发电效率准确、客观地反映了系统把热能转化成电能的能力。两种系统发电效率变化图9所示。

从图9中可以看出，系统发电效率随环境温度降低而升高，S-ORC系统电效率一直明显高于ORC系统。

政府意愿体现和政府参与公司治理能力方面，由于缺乏进一步监督和投入的经济动机，政府在直接投资后对新兴产业发展的关注比较有限。同时，股权投资模式对两种能力的影响大于债权融资，因为股权投资者是公司价值的剩余所有者，对公司决策和经营管理有着直接的影响。相对而言，债权投资者主要关注企业的信用风险，进一步参与企业经营管理的冬季不足。此外，FOF模式会削弱政府引导基金对具体公司的影响，关键的原因在于FOF涉及的产业项目较多，政府部门的人力资源有限，无法对项目进行直接的监督和管理。

  

图9 系统电效率随环境温度变化

3.3 余热利用效率

余热利用效率是余热发电系统的发电量与进入系统的烟气热量的比值。余热利用效率反映了整个余热发电系统利用石灰窑低温烟气余热的综合能力。其主要取决于选取的发电工艺和相关热力参数，如传热工质温度、有机工质蒸发温度和冷凝温度等。石灰窑预热器排烟温度较低，热能品质较差，因此蒸汽初参数存在限制，导致整个余热发电系统的余热利用效率也较低。2种系统余热利用效率变化如图10所示。

  

图10 系统余热利用率随环境温度变化

从图10可以看出，系统的余热利用率随环境温度降低而升高，且S-ORC系统余热利用率一直明显高于ORC系统。随着环境温度降低，S-ORC系统余热利用率增长也高于ORC系统。

4 结语

结合2×500 t/d石灰窑的烟气参数和实际运行ORC发电机组，针对2种石灰窑有机朗肯循环低温余热发电系统的流程及性能评价指标进行了深入研究，得出以下结论。

本报讯10月25日，史丹利发布2018年三季报，公司2018年1-9月实现营业收入42.91亿元，同比增长9.03%；化学制品行业已披露三季报个股的平均营业收入增长率为4.70%；归属于上市公司股东的净利润1.97亿元，同比下降17.87%，化学制品行业已披露三季报个股的平均净利润增长率为41.17%；公司每股收益为0.17元。

（1）在相同热源参数的条件下，随着环境温度的降低，2种系统的平均发电功率、发电效率和余热利用效率均增大，而S-ORC系统相较于ORC系统在上述性能指标上有明显优势。这是由于S-ORC系统实现了对余热的能量梯级回收利用，对较高品位热能采用一级SRC循环进行回收利用，以取得较高的回收利用效率，同时利用二级ORC循环回收较低品味的热能，从而保证热能总体回收利用率，减少能量的流失。

（2）由于S-ORC采用了两级循环串联，对热源的要求更高，相较ORC系统，系统较复杂，辅助设备较多，运行、维护及检修工作量大，造价较高；而ORC系统的集成度较好，运行维护更简便。

（3）在实际工程应用中，当有较高参数热源时，经经济评价后，可考虑采用S-ORC系统，以获得更高的余热利用率，提高节能减排的效果。

参考文献

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[2]马新灵，孟祥睿，魏新利.有机朗肯循环的热力分析[J].郑州大学学报:工学版，2011，32（4）：12-15.

[3]吴俐俊，张晓君.三种中低温余热蒸汽发电系统的比较研究[J].同济大学学报（自然科学版），2015，43（7）：1082-1088.

[4]侯昊，彭岩，张海竹，等.石灰窑有机朗肯循环低温余热发电技术性能指标研究[J].矿山机械，2017（7）：69-73.

[5]张鑫，张旭，苍大强，等.基于有机朗肯循环的低温余热发电系统热力性能研究[J].热能动力工程，2015，30（3）：351-357.

[6]王华，王辉涛.低温余热发电有机朗肯循环技术[M].北京：科学出版社，2010.