摘要

當前能源政策與形勢下，新能源技術得到大力發(fā)展，應用范圍也逐漸擴大。太陽能發(fā)電技術是新能源技術中較有競爭力的技術之一，太陽能熱發(fā)電技術也得到進一步發(fā)展。　目前，槽式太陽能集熱技術最為成熟，為發(fā)電循環(huán)提供中溫熱源。與傳統(tǒng)水蒸氣朗肯循環(huán)相比，有機朗肯循環(huán)利用低沸點有機工質進行發(fā)電循環(huán)，在中溫熱源下效率更為可觀，系統(tǒng)形式簡單，初期投資小。

本文根據(jù)槽式太陽能熱源溫度范圍100～400℃，選取常用工質R245 fa、正戊烷、甲苯、MDM與　D4進行分析與研究。利用MATLAB與NIST Refprop編制應用單級汽輪機的基本有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)與帶回熱有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的計算程序，分析了5種工質在兩種循環(huán)系統(tǒng)中的工作性能，結果表明R245 fa適用于低于150℃的運行溫度，且其基本有機朗肯循環(huán)熱效率很可觀；正戊烷從循環(huán)性能分析可用于接近300℃高溫，但受其自燃溫度限制，最好用于250℃左右運行溫度；甲苯、MDM 與D4循環(huán)性能依次遞減，但是適用的運行溫度依次升高，其中MDM與D4使用回熱器的循環(huán)性能比基本循環(huán)要提高1倍。

通過對5種工質的分析，本文選取溫度和循環(huán)性能較好的甲苯與MDM，建立了太陽能有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)模型，對不同運行參數(shù)下太陽能有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)性能進行了分析，得出循環(huán)最高溫度300℃，MDM蒸發(fā)壓力為1MPa時循環(huán)性能最好，甲苯則在蒸發(fā)壓力為2.3MPa時系統(tǒng)綜合性能最好。兩種工質共同的運行特征是排氣參數(shù)較高，因而造成冷凝器火用損失較大。且在對蒸發(fā)系統(tǒng)各換熱段換熱器KA系數(shù)的計算和分析中發(fā)現(xiàn)，MDM液態(tài)和過熱蒸汽狀態(tài)的升溫過程需要較多能量和較大的換熱面積，反而蒸發(fā)段需要能量較少，甲苯則在蒸發(fā)段需要最多的能量和換熱面積。綜合各項參數(shù)，甲苯在太陽能有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)中工作性能優(yōu)于MDM。根據(jù)計算所得甲苯與MDM最優(yōu)運行參數(shù)，對系統(tǒng)中主要換熱器進行設計計算，為實際系統(tǒng)設備研發(fā)提供參考。

關鍵詞：有機朗肯循環(huán)；有機　工質；參數(shù)優(yōu)化；太陽能有機朗肯循環(huán)發(fā)電