“雙碳”進行時！沈氏科技PFHE高度適配有機朗肯循環，助力余熱回收發電更高質高效

但由于整個過程效率低下，加上現有技術無法回收廢熱，導致現代工業損失大量能量，該部分能量直接進入空氣或冷卻系統。為有效避免這樣的能源浪費，有機朗肯循環低溫余熱發電技術應運而生。

有機朗肯循環（Organic Rankine Cycle，簡稱ORC）降低了對溫度的要求，可高效回收中低溫余熱資源（350℃以下，低壓或常壓），使回收廢熱進行發電具有了經濟可行性，對于提高我國能源利用率、節能減排、環境保護具有重要意義。

有機朗肯循環是以低沸點有機物為工質的朗肯循環，主要由換熱器、透平、冷凝器和工質泵四大部分組成。

有機工質在換熱器中從余熱流中吸收熱量，生成具一定壓力和溫度的蒸汽，蒸汽進入透平機械膨脹做功，從而帶動發電機或拖動其它動力機械。從透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷卻水放熱，凝結成液態，最后借助工質泵重新回到換熱器，如此不斷地循環下去。

整個ORC發電系統包括四部分：熱源回路（紅色管路）、有機工質回路（綠色管路）、冷卻水回路（藍色管路）、電網（黃色部分）。

1、熱源（余熱資源）在圖示紅色管道內流動，進入機組的蒸發器，將熱量傳遞給機組內的工質，熱源水溫度降低并離開蒸發器，送入后續工藝；

2、工質在圖示綠色管道內往復循環流動。液態工質進入蒸發器，吸收熱源的熱量，成為飽和或過熱蒸汽，進入渦輪透平機，熱能轉化為機械能，同時帶動發電機向外輸出電力。過熱蒸汽工質隨后進入冷凝器，被冷卻水冷卻成為液體，進入工質泵。工質泵驅動工質周而復始流動。

3、冷卻水在圖示藍色管道內流動。冷卻水在水泵驅動下，進入機組的冷凝器，對工質流體進行冷卻。冷卻水溫度升高并離開冷凝器，送入冷卻塔將熱量散至大氣環境。

4、發電機發出電能，并入電網使用。

有機朗肯循環發電技術可廣泛用于鋼鐵、水泥、石化、電力、冶金、玻璃等行業，主要有以下幾種形式。

1、工業余熱：回收工業余熱可減少工業能耗和溫室氣體的排放。可利用大多數工業過程或電廠排放的煙氣，溫度一般不高于400℃。

2、地熱：地熱發電利用地熱蒸汽或者熱水作為熱源，我國目前已經勘測發現的地熱田均屬熱水型熱儲。所利用的地熱水大多在飽和狀態附近，溫度一般不超過200℃。

3、太陽能：太陽能能量密度低，熱源溫度不高，需采用基于集熱技術的有機朗肯循環熱電系統，經過集熱裝置后，溫度可以達到300℃。例如用平板集熱器收集低于100℃的太陽熱水作驅動熱源，用ORC透平等構成低溫太陽能熱力發電系統，可作為分布式能源。

為提高有機朗肯循環系統效率，需要進行系統的優化設計，包括循環熱力參數確定、工質的選擇、換熱器設計等。

換熱器直接跟熱源和冷源接觸，是整個有機朗肯循環的關鍵設備之一，其換熱效率對有機朗肯循環效率起到重要影響。換熱器的設計需要根據余熱的類型和特點來進行，包括蒸發器、冷凝器、預熱器等，同時需要考慮防腐、防磨、除灰除垢、降低阻力等問題。

擴散焊接板翅式換熱器（PFHE）適用于氣-液以及氣-氣之間換熱，與釬焊板翅式換熱器比較，具有焊接無焊料、耐腐蝕性強（氯、酸、堿、氨、汞等）、耐高低溫（-200~900℃）、耐高壓（4-15MPa）、低漏率（1*10-9Pa·m3/s）、材料適用范圍廣（鈦、不銹鋼、鎳白銅等）。同時，二次焊接對擴散焊芯體焊縫無任何影響等優點。

沈氏節能研發生產的PFHE適用于有機朗肯循環系統，其體積小、大功率、焊接無焊料等特點，兼具安全、高性能和高可靠性。

沈氏科技PFHE擁有高緊湊性，體積和重量僅為傳統管殼式換熱器的1/6左右。芯體內部采用真空擴散焊接制成，焊接強度等同于母材，無焊堵風險，耐腐蝕性能進一步加強。它能夠防止工質混合，超低漏率，并且具有很高的熱回收效率，比起傳統殼管式換熱器更加契合有機朗肯循環系統。沈氏科技PFHE已用于各類ORC系統，包括重卡ORC系統、核電ORC系統、艦船ORC系統等。