چرخه رانکین ارگانیک(ORC)(Organic Rankine Cycle)

نوع دیگری از مایع در حال کار در این‌ گونه نیروگاه ­ها که بازدهی بالاتری در دما های پایین­ تر دارند، میعانات ارگانیک مانند سیکلو پنتان می‌باشد که دارای نقطه‌ جوش پایین­ تر، فشار بخار بالا تر، جرم اتمی بالا تر و فلوی جرمی بالا تری در مقابل آب می­باشند و این فلوی جرمی باعث افزایش بازدهی توربین در مقایسه با سیال آب می­شود.

شماتیک تولید انرژی الکتریکی از بازیافت حرارت در این‌گونه نیروگاه ها به شرح ذیل است:

همان‌گونه که مشاهده می‌شود اساس کار این سیستم نیز بر مبنای نصب بویلر در مسیر گاز داغ خروجی از سیستم پخت استوار است و تفاوت آن با چرخه رانکین بخار نوع سیال مورد استفاده در تکنولوژی می‌باشد ، این سیال نسبت به آب دارای انرژی نهان تبخیر کمتری می‌باشد لذا انرژی کمتری برای تغییر فاز نیاز دارد که این مطلب باعث می‌شود سیال آلی نسبت به آب سریع‌تر تبخیر شده و در کندانسور نیز سریع‌ تر به مایع تبدیل می‌شود که در نتیجه آن این تکنولوژی نیازی به کندانسور آب‌ خنک نداشته و آب مصرفی سیستم تولید انرژی الکتریکی در آن صفر است.همچنین در سیستم ORC در خروجی‌های گاز داغ برای انتقال حرارت از روغن داغ استفاده می‌شود که به دلیل فشار پایین‌ تر روغن نسبت به بخار در بویلر و ماهیت روغن امکان نشت سیال به سیستم بسیار پایین‌تر است و کارکرد طولانی‌ مدت تر برای این‌ گونه سیستم‌ها قابل پیش‌بینی می‌باشد. لازم به توضیح است که این سیستم نیاز به اجرای ساختمان برای توربین و ژنراتور و تجهیزات اصلی نداشته و تجهیزات آن به‌صورت پیش مونتاژ حمل و در کارخانه نصب می‌شوند که این مطلب باعث می‌شود زمان ساخت و نصب کاهش‌ یافته و حجم ساختمانی نیز کاهش یابد و به دنبال آن فضای کمتری نیز برای نصب نیاز دارد .در نتیجه مزایا و معایب سیستم ORC به نسبت SRC به شرح ذیل است:

مزایا:

این طرح می­تواند با دماهای بازیافتی پایین­تری کار کند و با رنج کارکرد خروجی گریت کولرهای مختلف سازگاری دارد.

• به جهت کار کندانسور اتمسفریک، ریسک ورود هوای کاذب در سیستم وجود ندارد.

• قابلیت کارکرد تمام خودکار سیستم وجود دارد.

• به دلیل ماهیت مایع ارگانیک، بلیدهای توربین از خوردگی محافظت می­شوند.

• در ORC می­توان بدون کاهش کارایی از سیستم‌ های هوا خنک استفاده کرد.

• تجهیزات ORC به نسبت کوچک هستند و فضای کمتری را برای نصب اشغال می­کنند و توربین آن نیز دارای استیج ­های کمتری نسبت به نیروگاه­ های بخار است.

• ORC به نسبت نیروگاه ­های مشابه بخار، دارای بازدهی بالاتر است.

معایب:

• بر اساس برآوردهای اولیه هزینه­ های سرمایه ­گذاری اولیه ORC نسبت به نیروگاه ­های بخاری بالاتر است.

• به دلیل دو مرحله‌ای بودن سیستم ­هایORC (استفاده از سیال واسط-روغن حرارتی) در برخی مواقع امکان افت راندمان در ریکوپراتور وجود دارد.

• به دلیل این‌ که مایع استفاده‌ شده در این سیستم امکان احتراق دارد نصب سیستم ­های تشخیص و اطفا حریق الزامی بوده و جهت جلوگیری از ریسک، می­بایست بعضی از تجهیزات با زمان بندی مشخص تعویض گردند. به‌طور کلی این سیستم ­ها جهت کارخانه‌های سیمان با راندمان بالا و مواد اولیه رطوبت بالا مناسب می­ باشند.