能源知識庫

重點摘述

工業廢熱佔其使用燃料熱能的40%~60%，其中低溫工業廢熱又佔工業廢熱排放量~80%。以80°C~83°C的熱水為熱源、冷卻水塔的冷卻水為冷源，本研究設計、開發一20kW級發電量的R134a螺桿膨脹機有機朗肯循環(ORC)系統。藉由系統分析及系統性能測試結果，發現(一)低溫熱源條件時，高壓工作流體的ORC系統具有高發電量、高效率、及機組體積小等優點；(二)設計點的系統性能測試結果顯示當工作流體進入螺桿膨脹機的過熱度愈低、ORC性能表現越佳；(三)離點的系統性能測試結果顯示：(1)工作流體蒸發溫度調降時，R134a質量流率、冷凝溫度、發電機效率、發電量、系統熱效率隨之降低；(2)系統膨脹比高於螺桿機內建膨脹比時，螺桿膨脹機等熵效率維持於63%以上。系統膨脹比略高於螺桿機內建膨脹比時，可獲得最佳的螺桿膨脹機等熵效率；(3)系統膨脹比低於螺桿機內建膨脹比時，螺桿膨脹機等熵效率快速下降，ORC系統正常運轉時，應避開此操作區間，以獲得高的發電量。由本研究成果知：螺桿膨脹機ORC適用於低溫熱能發電，且系統穩定、發電成本低，具備經濟效益及節能減排功效。本研發成果可直接應用於低溫工業廢熱、地熱/溫泉、生質熱能及太陽熱能發電，可促成國內低溫發電產業。