近日，英国城市大学研究人员正研究不同类型的有机朗肯循环(ORC)发电系统，并希望结合该项研究成果助力光热发电实现更高的效率和更低的成本。据了解，这项研究得到了英国工程与自然科学研究理事会(EPSRC)的资助。
据来自英国城市大学的AbdulnaserSayma教授介绍，该技术可应用于光热发电集热系统或应用于利用大型内燃机产生的废热(例如卡车和小型船舶排放的废热)进行发电的系统。
与传统蒸汽发电系统不同，ORC是以低沸点有机物作为工质，主要由余热锅炉(或换热器)、透平、冷凝器和工质泵四大主要设备组成。有机工质在换热器中从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入汽轮机膨胀做功，从而带动发电机发电。从汽轮机排出的蒸汽在冷凝器中被冷却凝结成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断地循环下去。该系统可以将100℃至300℃之间的较低温度的有机流体作为热源，因此这比使用水蒸汽发电的经济性更高。
Sayma表示，尽管ORC已经被成功地应用于工业领域，但我们仍需要做更多的研究来理解隐藏在这些设备背后基本的物理学原理，尤其是在其被应用于小规模发电系统的情况下。据Sayma介绍，这套装置仍需要继续改良，才能够在不同条件下有效地运作且不需要改变其基本设计，并能实现高产能低成本。
他说：“目前该系统的运行效果与我们想达到的目标之间仍存在一定差距，但我们想通过进一步的探索来选择一种能适用于不同规模和温度的理想装置。”
为此，研究人员计划研究两种不同类型的ORC发电系统，结果表明这两种系统似乎对于50KW的小规模发电系统是可行的，并能保证它们的性能。
这套装置是基于涡轮膨胀机或螺杆膨胀机进行运转的。其中，涡轮膨胀机(也称透平膨胀机)以高压气体作为动力气源，运行速度快，在运行过程中，利用气体的膨胀作用和进出口间的气压差来推动叶轮旋转对外做功。相比之下，螺杆膨胀机则是依靠蒸汽在腔体中膨胀，以类似于活塞式发动机运行的方式驱动螺杆转子旋转，将热能转换为机械能。
“涡轮膨胀机运行速度更快，效率更高，而螺杆膨胀机则具有生产成本较低的优势。”Sayma表示，研究人员希望通过进一步研究来确定两种膨胀机谁的应用范围更广。
