余热回收发电技术如何变废为宝

余热的来源广泛，覆盖的热源温度范围也跨度极大，从几十摄氏度到几百摄氏度。因此，为了更充分有效的利用余热，利用高温余热回收发电、中低温余热回收制冷、低温余热回收供热的综合余热利用技术被提出。在理想条件下，随着余热温度的降低，余热依次被用于发电、制冷、供热，实现了能量的阶梯式利用。而余热回收发电技术具备将低品质的废热转化为高品质的电力的能力，是变废为宝最具潜力的途径。

余热回收发电通常依赖于热力循环过程实现，最基础的热力发电循环的包括四个过程：蒸发过程、膨胀做功过程、冷凝过程、压缩过程。

其工作原理就像一个运行温度更低的发电站，泵为工作流体“加油打气”（压缩）使其成为高压流体，源源不断地流入蒸发器；而在蒸发器内余热充分地加热工作流体使其“进化”（蒸发）为高温高压的蒸汽；蒸汽高速“奔跑”推动膨胀机叶片转动（膨胀做功），在释放能量、降低压力的同时，带动发电机产生电力；发电后，疲惫的工作流体进入冷凝器内“休息”，降低自身温度，重新变为液体（冷凝），等待着泵的召唤，开始新的旅程。

朗肯循环工作流程图，工质通过泵加压后，在蒸发器中吸热成为高温高压蒸汽，推动透平膨胀做功，最后在冷凝器中散热冷却
图片来源：天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室

其中，工作流体如同人体的血液，在整个发电系统内部不断循环流动，承担着能量输运的重任。为了实现更低温度下的蒸发，大量的具备更低的蒸发温度的工作流体已经被筛选。目前，以自然工质为代表的二氧化碳布雷顿循环和以有机制冷剂为代表的有机朗肯循环脱颖而出，成为余热回收的有效解决方案。

二氧化碳布雷顿循环余热回收实验样机
图片来源：天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室