有机朗肯循环系统开辟清洁能源新方向

许多工业生产过程钧以能源密集型为特点，会释放大量废气和废蒸气。由于整个过程效率低下，加上现有技术无法回收废热，导致现代工业损失大量能量，该部分能量直接进入空气或冷却系统。由于废热生产的能源效率取决于废热源温度，截至目前无论从经济还是实践层面而言，大规模的回收废热仍不可行。当前技术仅限于处理中高温（高于 500°F/260°C）热源，而大部分废热温度低于 300°F/150°C。但让人欣喜的是，支持更低废热温度的新技术正在逐步成形。

有机朗肯循环的经济可行性

作为新兴技术之一的有机朗肯循环 (ORC) 降低了对温度的要求，使回收废热进行发电具有了经济可行性。ORC 工作原理与描述电厂蒸气涡轮机工作的朗肯循环相同。首先将受限于闭合回路的工作液泵送至蒸发锅炉，通过涡轮机时，有机蒸气液扩散并最终冷凝，壳管式换热器中通常使用闭合水回路。热动力循环在冷凝物泵回蒸发器时完成，蒸发在高温/高压侧进行，冷凝在与正常制冷循环相对的低温/低压侧进行。

各种可用工作液（烃类和制冷剂）和轴流式涡轮机到活塞或 Wankel 型膨胀器等能量转换器，支持设计覆盖更大温度范围且具有优良性能的系统。这同样使换热器生产商面临挑战，因为换热器生产商需要使对压降极其敏感的系统适应复杂的流量、压力和温度组合。曾经，这样的挑战需要借助成本高昂并且体积庞大的订制解决方案来应对。而现在，大部分情况都可以通过大批量生产的模块化钎焊板式换热器解决。这类技术支持简单启动/停止程序、自动化运行，最大程度减少维护量，部分负载下确保良好的性能以及可靠安静的运行。

日本焚化厂生产清洁能源

过去几年中，ORC 系统换热器组件开发速度不断加快。该技术在日本发展尤为迅速，且日本工业对能源需求量较大，同时对核能依赖程度不断增加。总部位于日本的 Daiichi Jitsugy 公司收到 Ertec 在新废物焚化厂安装 ORC 系统的请求时，公司工程师便知道他们需要使用性能优异的换热器，舒瑞普因此而成为他们的首选。Daiichi 和 Ertec 在 2011 年底接触舒瑞普，但多年来舒瑞普都是与总部位于美国的 Access Energy 公司进行合作，该公司生产用于工厂 ORC 系统的核心部件。“我们从 2012 年 4 月开始合作，这是我们的首家 ORC 示范工厂。” 在Daiichi 负责该项目的工程师 Osamu Ito 说道。“Ertec的首台测试设备采用舒瑞普的B500。”来自舒瑞普的日本销售经理 Seiichiro Misaki 补充道。山梨县私有焚化设施目前使用焚化过程产生的高温废气生产清洁能源，ORC 系统用于移除废气热量并转换为可现场使用或当地出售的电能。

Seiichiro Misaki表示，“由于测试设备运行状况良好，Daiichi 希望将容量从 75 KW 增加至 125 KW，同时也希望获得更高性能。舒瑞普有能力通过计算为客户提供正确的BPHE选型，同时也能确保选型产品容量满足客户需求。”针对该项目的特殊性，舒瑞普选择了旗下性能最强的板换B649。“该项目对象是规模较小的一个工厂，但它能发电，而产生更多的电量则是我们目前的关注点。”Osamu Ito对此解释道。

换热器容量超乎想象

B649 容量至少是同类换热器的两倍，是当今市场中性能最强的换热器之一。其结构紧凑，可节省空间并减少所需管道和接头数量。B649 核心部件在瑞典生产，专为区域供热和冷却站、暖通和工业项目制造，几乎适用于所有需要在较高工作压力下趋近温度平衡的高效紧凑钎焊板式换热器的应用。B649 容量类似于垫片式换热器，但其部件不易磨损。与其他使用大量材料支撑设备、框架等部件的技术相比，B649 中 95%的材料参与换热。B649 适用于 3 个不同压力等级，包括 25 bar 高压等级，可节省备件、空间、能耗、运输和安装成本。

尽管这些换热器在当时是首批商业化生产的新型产品，舒瑞普仍及时为安装取得了 KHK（日本高压气体安全学会）的批准。“板片数非常多（294 片和 390 片），但运行状况良好。”Seiichiro Misaki 评价道。2013 年 11 月底，Ertec 工厂举行了大型庆祝会。“我们邀请许多客户来到现场，”Osamu 回忆道，“所有人都非常兴奋并庆祝我们在此工厂取得的成功。舒瑞普是可靠的合作伙伴和供应商。”

开发仍在进行

ORC 应用使用液态废热源，但 Daiichi 正在寻求提高温度和压力并使用替代蒸气源的方法。热源可以相同，但发电优化级更高，因此希望获得更高温度的能量。系统通过蒸气完全或部分冷凝级联过程获得能量，同时工作液蒸发。通常蒸气工作温度范围为 265-355°F/130-180°C，但原则上没有上限。舒瑞普钎焊板式换热器可在低至 140-160°F/60-70°C 的温度下工作，专为提供高能效和卓越的系统性能而设计。这为太阳能等温度受限的可再生能源带来全新的可能性，舒瑞普也期待在相关领域参与未来的发展工作。