有机朗肯循环：水的演变

Ormat Technologies开发的350千瓦余热回收系统。

KGRA Energy首席执行官Jason Gold

没有水，工业就不会存在。生产任何东西都涉及热量。当您是制造工厂时，很幸运能够以低于华氏400度的温度排出废热。

制造钢铁需要水，制造水泥需要水，甚至太阳能光伏板和风力涡轮机也需要水。然后继续运行需要花费水。例如，您的平均太阳能抛物线发电站每生产1兆瓦时，就会吸收760至920加仑的水。（编者注：风能和太阳能PV的使用量要比其他发电方式少一吨。）

每个制造或工业动力过程都需要热量来制造其产品。而且，目前，大多数工厂用来抑制多余热量的方法是产生蒸汽。在纸上听起来很棒，它利用多余的热量将水转化为蒸汽，产生的能量可以直接回馈到过程中。但是，实际上，蒸汽产生需要更多的水才能工作，每产生一兆瓦时的能量，就会浪费掉将近2300加仑的水（根据美国地质调查局的数据）。

淡水是地球上最重要的商品，但它是稀缺的自然资源。根据国家可再生能源实验室的数据，仅热电一项就占美国所有用水量的39％，每天消耗超过2亿加仑。大部分的水用于冷却我们的加热发电设备。

但是，如果我告诉您，五十年来制造工厂可以使用无水技术来冷却系统，您会怎么说呢？尽管它最近很流行，但您很有可能甚至没有听说过它。

我指的是无水技术，即有机朗肯循环（ORC），其起源可追溯到1960年代末首次在地热发电领域普及。这些系统的工作原理与传统蒸汽循环相同，但有两个重要区别：ORC使用封闭的环境制冷剂代替水，并且ORC是闭环的，这意味着它们不需要进出任何东西即可运行。

TAS Energy开发的废热回收系统。

ORC过程

ORC过程使用其环境制冷剂来冷却流经它的所有废热。制冷剂通过一个闭环系统，从液体变为蒸汽，然后又回到液体。它产生连续的动力，完全可以自我维持，使用寿命至少为20年。尽管它在欧洲长期流行，有100多个可安装的装置，但美国才刚刚开始意识到其好处。

这是因为从历史上看，工业运营不必担心水的可用性或与珍贵自然资源有关的法规。但是事情正在转变。围绕缺水问题的公众关注继续增长。它的宝贵资源地位改变了发电厂开发商的心态，因为他们继续承担更高的成本并与水争夺权力，使当局得以实现项目。这对所有客户（包括工业用户和消费者）而言都意味着更高的电力成本。

ORC在美国越来越受欢迎

随着公众心态的变化，公众对ORC的意识正在增强。尤其是，工业和发电厂运营商已在与基于ORC的“废热回收”系统的项目开发人员一起进行加速工作。在全国范围内，许多开发商已经完成了25个以上的项目，还有更多的项目正在筹备中。

这些余热回收项目通过冷却多余的热能并将其重新用于发电来收集通常排入大气的多余热能。通过使用低蒸汽点和高分子密度的有机工作流体，ORC比水本身更具吸引力。

钢铁厂，发电厂，油田，水泥厂，造纸厂和精炼厂只是大型工业设施的一部分，这些设施既有可用的废热，又有大量的电力需求。通过使用基于ORC的余热回收，这些操作可以快速，轻松地减少对传统水冷蒸汽设备的需求，从而每年节水数百万加仑。最重要的是，副产品是清洁的绿色能源，可直接回馈到工厂，从而抽出数兆瓦的电力。

ORC流程正在改变竞争格局。ORC系统可以快速安装，占地面积小，维护成本低，闭环系统以及可以吸收热量的温度范围。工厂经理将ORC放在下一个优先事项上，以减少对水基冷却过程的依赖，减少环境足迹，降低成本，提高效率并赋予竞争优势。

贾森·金（Jason Gold）是KGRA Energy，LP的首席执行官，该公司是一家发电项目的开发商，该项目将废热收集起来以产生清洁的可再生能源。