“雙碳”進行時！沈氏節能PFHE高度適配有機朗肯循環，助力余熱回收發電更高質高效
許多工業生產過程均以能源密集型為特點，會釋放大量廢氣和廢蒸氣，存在大量余熱。我國工業余熱資源豐富，余熱資源約占其燃料消耗總量的17%-67%，其中可回收率達60%。特別是在鋼鐵、有色、化工、水泥、建材、石油與石化、輕工、煤炭等行業，余熱資源約占其燃料消耗總量的17%-67%，其中可回收利用的余熱資源約占余熱總資源的60%。
根據余熱資源溫度的高低可分為高溫余熱（高于500℃），中溫余熱（200-500℃）和低溫余熱（低于200℃）。高中溫余熱可以直接利用，但低溫余熱一直是利用難點。在高耗能企業發展中，通過合理利用低溫余熱，可以大幅度節約能源，降低企業運行成本。
低溫余熱發電是一項變廢為寶的高效節能技術，通過回收鋼鐵、水泥、石化等行業生產過程中排放的中低溫廢煙氣、蒸汽、熱水等所含的低品位熱量來發電。該技術利用余熱而不直接消耗能源，不會對環境產生任何破壞和污染，并且有助于降低和減少余熱氣體直接排向空中所引起的對環境的污染。
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。
ORC發電原理及流程
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）。
ORC發電系統組成
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。
ORC發電技術應用方向
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?？衫么蠖鄶倒I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。
4、生物質能：生物質能發電采用有機朗肯循環主要是由于在機組規模較小時，有機工質具有更高的渦輪機效率。此外，有機朗肯循環還被用于液化天然氣（LNG）的冷能回收等場合。
沈氏節能高效緊湊換熱器
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。
沈氏節能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。
沈氏節能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。
