Conception of an ORC module for High Temperature recovery

Sammanfattning: De senaste 25 åren har präglats av en betydande ökning av efterfrågan på el. Tyvärr har den ökade el-produktionen skett utan hänsyn till miljön och genom ökning av CO2-utsläppen. Under de senaste decennierna har nya metoder för produktion av el från förnybara källor uppstått. I motsats till solcellspaneler eller vindkraftverk som är beroende av väderförhållandena, ”Organic Rankin Cycle” ORC erbjuda ett trovärdigt alternativ för elproduktionen. Idag tillverkas ORC av många företag. Till exempel erbjuder ett franskt företag två standardsortiment av ORC produkter som använder icke-brännbar, giftfri arbetsfluider. Emellertid är maskinernas arbetskapacitet begränsad, eftersom arbetsfluiden inte är lämplig för återvinning av värme från värmekällor över 200 °C. Denna avhandling utfördes för att förstå design parameter för en ORC maskin som arbetar, främst med fokus på arbetsfluid urvalsprocess och för att förstå de viktigaste orsakerna, varför inga sådana maskiner som använder icke-brännbar arbetsfluider kommersialiseras. Studien bygger på en litteraturgenomgång som belyser lämpliga vätskor för återvinning av låga temperaturer. Fyra vätskor valdes för studien: ett kolväte (Cyclopentan), två silikonoljor (MM och MDM) och HFC 245fa. Det senare är valt för att det är inte brännbart. Tekniska parametrar - t.ex. driftstryck och temperaturer, klämpunkter, rök kylförmåga, NPSH etc. är av intresse i detta arbet. Men ekonomiska parametrar är också avgörande, eftersom maskinerna är tänkt att vara lönsamma. Flera högpresterande ORC maskiner påträffades i litteraturen för återvinning av värme från högre temperatur med cirka 24 % verkningsgrad, dock arbetsfluiderna är brännbara och gift baserade. R245fa fungerar bra, men denna vätska ger en mindre effektiv cykeln bland de fyra ovan nämnda. Dessutom presenterar det högt förångningstryck som är nödvändig leder till en ökning av kostnader för alla komponenter och öka risk för läckage. Det finnas flera frågor som ska beaktas, såsom dess termiska stabilitet i kritiska tillstånd och dess betydande inverkan på miljön (högt GWP). Av alla dessa skäl, var R245fa inte betraktas som tillräckligt bra som arbetsfluid. Efter en serie simuleringar, var MM anses vara den bästa vätskan med optimal avvägning mellan prestanda och ekonomiska faktorer. Cykeln når upp till 20,8% verkningsgrad för ångor nedkylning till 230 °C. Ändå kan elproduktionen ökas med 65 % genom att något minska cykeleffektiviteten men sänka utloppstemperaturen.