“双碳”进行时！沈氏科技PFHE高度适配有机朗肯循环，助力余热回收发电更高质高效

但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。为有效避免这样的能源浪费，有机朗肯循环低温余热发电技术应运而生。

有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle，简称ORC）降低了对温度的要求，可高效回收中低温余热资源（350℃以下，低压或常压），使回收废热进行发电具有了经济可行性，对于提高我国能源利用率、节能减排、环境保护具有重要意义。

有机朗肯循环是以低沸点有机物为工质的朗肯循环，主要由换热器、透平、冷凝器和工质泵四大部分组成。

有机工质在换热器中从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入透平机械膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断地循环下去。

整个ORC发电系统包括四部分：热源回路（红色管路）、有机工质回路（绿色管路）、冷却水回路（蓝色管路）、电网（黄色部分）。

1、热源（余热资源）在图示红色管道内流动，进入机组的蒸发器，将热量传递给机组内的工质，热源水温度降低并离开蒸发器，送入后续工艺；

2、工质在图示绿色管道内往复循环流动。液态工质进入蒸发器，吸收热源的热量，成为饱和或过热蒸汽，进入涡轮透平机，热能转化为机械能，同时带动发电机向外输出电力。过热蒸汽工质随后进入冷凝器，被冷却水冷却成为液体，进入工质泵。工质泵驱动工质周而复始流动。

3、冷却水在图示蓝色管道内流动。冷却水在水泵驱动下，进入机组的冷凝器，对工质流体进行冷却。冷却水温度升高并离开冷凝器，送入冷却塔将热量散至大气环境。

4、发电机发出电能，并入电网使用。

有机朗肯循环发电技术可广泛用于钢铁、水泥、石化、电力、冶金、玻璃等行业，主要有以下几种形式。

1、工业余热：回收工业余热可减少工业能耗和温室气体的排放。可利用大多数工业过程或电厂排放的烟气，温度一般不高于400℃。

2、地热：地热发电利用地热蒸汽或者热水作为热源，我国目前已经勘测发现的地热田均属热水型热储。所利用的地热水大多在饱和状态附近，温度一般不超过200℃。

3、太阳能：太阳能能量密度低，热源温度不高，需采用基于集热技术的有机朗肯循环热电系统，经过集热装置后，温度可以达到300℃。例如用平板集热器收集低于100℃的太阳热水作驱动热源，用ORC透平等构成低温太阳能热力发电系统，可作为分布式能源。

为提高有机朗肯循环系统效率，需要进行系统的优化设计，包括循环热力参数确定、工质的选择、换热器设计等。

换热器直接跟热源和冷源接触，是整个有机朗肯循环的关键设备之一，其换热效率对有机朗肯循环效率起到重要影响。换热器的设计需要根据余热的类型和特点来进行，包括蒸发器、冷凝器、预热器等，同时需要考虑防腐、防磨、除灰除垢、降低阻力等问题。

扩散焊接板翅式换热器（PFHE）适用于气-液以及气-气之间换热，与钎焊板翅式换热器比较，具有焊接无焊料、耐腐蚀性强（氯、酸、碱、氨、汞等）、耐高低温（-200~900℃）、耐高压（4-15MPa）、低漏率（1*10-9Pa·m3/s）、材料适用范围广（钛、不锈钢、镍白铜等）。同时，二次焊接对扩散焊芯体焊缝无任何影响等优点。

沈氏节能研发生产的PFHE适用于有机朗肯循环系统，其体积小、大功率、焊接无焊料等特点，兼具安全、高性能和高可靠性。

沈氏科技PFHE拥有高紧凑性，体积和重量仅为传统管壳式换热器的1/6左右。芯体内部采用真空扩散焊接制成，焊接强度等同于母材，无焊堵风险，耐腐蚀性能进一步加强。它能够防止工质混合，超低漏率，并且具有很高的热回收效率，比起传统壳管式换热器更加契合有机朗肯循环系统。沈氏科技PFHE已用于各类ORC系统，包括重卡ORC系统、核电ORC系统、舰船ORC系统等。