在余热发电过程中,工质对系统的性能起着关键作用。在选择工质时,力求工质在热源条件下吸热多,并能把吸收的热量有效地转化成功。
理想的双工质应该具备有如下的特征:
1)临界温度应该略高于循环中的最高温度,以避免跨临界循环可能带来的诸多问题;
2)工质的压力水平适宜。循环中蒸发温度所对应的饱和压力不应过高,冷凝温度对应饱和压力不宜过低,最好能保持正压,以防止外界空气的渗入而影响循环性能;
3)在T—S图中饱和蒸气线上ds/dT应接近零或大于零;
4)比热容小,粘度低,传热系数高,热稳定性好;
5)毒性小、不易燃、不爆炸且与设备材料和润滑油具有良好的兼容性;
6)不污染环境,ODP和GWP值较低;
7)价格便宜,且易于获得。
对于ORC系统常用的工质有R123、R245fa、R245ca、异丁烷等。预选了8种有机工质(R123 R124 R142B R236EA R114 R245fa R123 R141B R600),并对每种工质系统进行设计计算。通过对工质的热效率,不可逆性损失,单位工质的发电量,压力水平以及安全性综合考虑比较,本烟气余热发电系统的工质选用R245ca。