ORC熱能發電

方案規劃

ORC發電系統現場建造方案主要取決於現場的冷源型態(水冷式、氣冷式、蒸發冷)及熱源型態(熱水/蒸汽、熱氣/煙氣)、電力特性(低壓電或高壓電)及是否建造於防爆區。以下分別就冷源型態、熱源型態提供ORC系統配置(system layout)方案，提供用戶建造規劃參考。

(1) 水冷式ORC發電方案

若ORC安裝現場可以供應冷卻塔循環冷卻水或汲取冷卻水(井水、河水等)，建議採用水冷式方案，因具備：(1)ORC機組熱效率佳、工質填充量少、壽期長、價格低；及(2)冷卻水系統清洗維修便利、費用低、使用壽期長等優勢。

(2) 氣冷式ORC發電方案

若ORC安裝現場缺水，就只能採用氣冷式方案。氣冷式ORC雖然不需冷卻水，但需消耗風扇電力，且因冷凝溫度升高，致使機組熱效率差；再者，ORC工質填充量約2~3倍水冷式ORC、散熱管排及風扇成本高，致使機組價格高，拉長了投資回收期。

(3) 蒸發冷ORC發電方案

蒸發冷ORC利用冷卻水在散熱管排表面蒸發達到排熱效果，可以降低冷凝溫度，ORC機組的熱效率高。雖然蒸發冷ORC的循環冷卻水量約1/3~1/2水冷式ORC水量，但補充蒸發損失水量略高於水冷式ORC的補充水量。再者，散熱管排需求面積大，ORC工質填充量2~3倍於水冷式ORC需量，且蒸發冷設備價格高，造成ORC機組價格高。由於冷卻水直接於散熱管排表面蒸發，容易積垢及造成管排表面腐蝕，維修頻率高、維修價格亦高，也降低了ORC機組使用的年限，拉長了投資回收期。

(4) 熱水/熱油/低壓蒸汽ORC發電方案

一般熱水、熱油或低壓蒸汽的熱功率密度(power density)高且潔淨度高，可以直接導入ORC蒸發器供熱，大幅降低現場工程費用，投資回收期短，投資價值高。

(5) 熱氣/煙氣ORC發電方案

熱氣或煙氣的熱功率密度低，一般採用間接取熱方式(例如：在煙道取熱段設計節能器(economizer)，利用熱水或熱油在節能器內取熱後，再傳送到ORC蒸發器供熱)。由於取熱、供熱設備價格高，導致ORC系統成本上揚，拉長了投資回收期。

(6) 複合式ORC發電方案

以帶壓蒸汽為熱源，若蒸汽壓降的熱功率尚高，可以採用背壓式汽輪發電機及ORC的複合式系統。蒸汽於汽輪發電機降壓發電後，排出的蒸汽直接導入ORC蒸發器供熱，成為冷卻水後排入製程管網，回收再利用。複合式系統實現餘壓、餘熱階梯式能源利用，且冷凝水回收再利用，系統熱效率高、投資回收期短、投資價值高。