Технология-ORC

Процесс-ORC подобен термодинамическому циклу обычной паровой турбины, с той лишь разницей что в качестве рабочего тела для привода турбины используется органические вещества с высокой молекулярной массой (например изопентан, изобутан, толуол или силиконовое масло). Различные рабочие тела позволяют эффективно использовать низкотемпературные источники тепла в широком диапазоне мощностей (от нескольких киловатт до 5 МВт электрической мощности в одном модуле). Правильный выбор рабочего тела очень важен для оптимального функционирования установки-ORC. Для био-ТЭЦ например, лучше всего подходит силиконовое масло.

Термодинамический цикл

Органическое рабочее тело испаряется, при подводе тепла от источника, в испарителе. Пары рабочего тела после расширения в турбине конденсируются в водяном или воздушном теплообменнике-конденсаторе. Конденсат подаётся с помощью насоса в испаритель - термодинамический цикл замыкается. Источник тепла и охлаждающее вещество не имеют прямого контакта с рабочим телом или турбиной.
В случаях с высокотемпературными источниками тепла, какими являются в том числе и био-ТЭЦ, в качестве теплоносителя используется специальное термомасло и устанавливается дополнительный регенератор для увеличения КПД.

Турбогенераторы-ORC

Турбогенераторы-ORC выпускаются в диапазоне электрических мощностей от 20,0 кВт до 5,0 МВт, некоторые из них представлены в таблице 3. Рассчитанные на комбинированное производство тепловой и электрической энергии (когенерации) с использованием биомассы, они могут работать и с другими источниками тепла, способными нагреть рабочее тело до необходимой температуры (солнечная энергия, термическая утилизация отходов, остаточное тепло и т. д.).

Преимущества технологии

  • Высокий общий КПД цикла
  • Очень высокий КПД турбины (до 85 %)
  • Низкая механическая нагрузка на турбину в следствии низкой окружной скорости
  • Отсутсвие редуктора между турбиной и генератором в следствии низкой скорости турбины
  • Отсутствие капельной эрозии лопаток турбины в следствии отсутствия влаги в рабочем паре
  • Длительный срок эксплуатации без обслуживания (до 50 тыс. часов)

Преимущества эксплуатации

  • Отсутствие обслуживающего персонала
  • Невысокие требования к обслуживанию
  • Простое включение/выключение
  • Низкий уровень шума
  • Хорошая рабочая характеристика при частичной нагрузке

Применение

  • Геотермальные электростанции с источниками с низкой энтальпией (модули до 5 МВт электрической мощности)
  • Биомассовые котельные (модули от 0,2 до 2,0 МВт электрической мощности)
  • Низкопотенциальные тепловые отходы (модули от 0,5 до 1,5 МВт электрической мощности)
  • Солнечные ТЭЦ

Модульная конструкция

Турбогенератор-ORC представляет собой модульную конструкцию, содержащую все необходимые для функционирования установки агрегаты (турбина, генератор, теплообменник, насос рабочего тела, трубопроводы, измерительные приборы, шкаф управления и автоматики и т. д.) смонтированные на общей раме. Модули более 800 кВт размещаются на нескольких рамах. Таким образом упрощается транспортировка и монтаж у заказчика.