前兩回咱們聊了ORC界大當家和二當家的那點事。這期咱們再聊聊ORC界另外一個神奇的存在—Triogen，它的傳奇經(jīng)歷不僅因為它的技術(shù)流派獨樹一幟，還因為它曾經(jīng)參演了一部大家耳熟能詳?shù)碾娪啊短┨鼓峥颂枴罚∏衣犘【幝纴怼?br>

Triogen的前世今生

在Ormat和Turboden成立初期的年代，在學(xué)術(shù)圈中有過一段ORC研究的熱潮，可以說Triogen就是在這次學(xué)術(shù)熱潮中誕生的。1976年，在一次能源有關(guān)的會議中，牛津大學(xué)的S.S. Wilson教授提出一個家用微型ORC系統(tǒng)概念，S.S. Wilson教授認為將來分布式的能源系統(tǒng)會大有前景。這個概念深深的吸引了臺下一位聽眾，他就是芬蘭拉普蘭塔理工大學(xué)的Jaakko Larjola教授。會后兩人一商量，一拍即合，理念完全相同，決定申請個項目來試試。所以他們一起向MTI申請了一個項目，做一個30kW的透平樣機。他們這一開始弄得難度就極大，為什么呢？因為定位家用的ORC，所以體積要小，于是他們決定嘗試將透平，泵和發(fā)電機做在同一條軸上。JaakkoLarjola教授找來Lauri Aura教授等好幾位同事，分別對透平，泵和發(fā)電展開設(shè)計，可以說這個理念是非常超前的。因為它需要同時解決高轉(zhuǎn)速透平設(shè)計，泵設(shè)計，發(fā)電機設(shè)計，這三個分開都不容易，況且要在同一條軸上。這還不是最難的，最難的還是這個系統(tǒng)里面的高轉(zhuǎn)速軸承和密封系統(tǒng)設(shè)計。在這個30kW的樣機里面，它采用了氣浮軸承（gas bearing）,而這個軸承的設(shè)計者Taipale 和Jouni Ryh?nen因為這個設(shè)計，在1982年還獲得了芬蘭的“杰出技術(shù)獎”（Skilled Expert Prize）。

Jaakko Larjola教授? 透平,發(fā)電機工質(zhì)泵一體機，1982

1982年，他們對這個樣機模型進行了實驗測試，測試的結(jié)果不僅表示這個方案是可行的，而且性能參數(shù)相當不錯。Jaakko Larjola教授本人受到極大的鼓勵，并為這個測試結(jié)果開了一個發(fā)布會，也有媒體進行了報道。測試的成功也引起了他們國家能源部的注意，后來他們獲得了能源部的專門資助，建造一個100kW的ORC樣機。

1983年，他們開始了第一臺100kW的樣機建造，使用的工質(zhì)是R114，透平轉(zhuǎn)速30000rpm,使用66mm的可傾瓦軸承（Tilting pad bearing），而軸承是通過氣態(tài)工質(zhì)潤滑。86-89年推出第二臺模型，機原理與第一臺類似，也使用可傾瓦軸（Tilting pad bearing），但是使用液相工質(zhì)進行冷卻。

1983年建的100kW樣機? ? 組裝后的一體機剖視圖

1990年芬蘭著名的造船廠，Rauma-Repolaoy，找到了他們，希望他們幫忙為一深?？瓶即鲆惶讋恿ο到y(tǒng)。這艘深?？瓶即O(shè)計下潛的最大深度為6000m，需要承受極高的壓力，船體體積要很小。Jaakko Larjola教授及其團隊為著這艘可靠設(shè)計了一個25kW的ORC系統(tǒng)。因為對系統(tǒng)的可靠性要求非常嚴格，所以他們對系統(tǒng)進行大量技術(shù)改進和提高。這些關(guān)鍵技術(shù)的提高，為Triogen的誕生和推廣做了堅實的技術(shù)積累。2001年Triogen在Van Buijtenen教授的帶領(lǐng)下成立。

裝載ORC發(fā)電系統(tǒng)的深?？瓶即? 泰坦尼克號劇照

咱們回頭來看看這條科考船，是不是有點似曾相識？是的，它就是影片《泰坦尼克號》開頭時，下海探測泰坦尼克號殘骸的那條科考船。搞ORC的人還是做了點貢獻的。

Triogen的技術(shù)特點

現(xiàn)在商業(yè)化運行的Triogen ORC 系統(tǒng)集成度很高，乍一看是不是有點像變形金剛里面的大黃蜂？大黃蜂簡單的外形里面蘊藏著各種能力，而Triogen這個小小的箱子里面基本蘊含了所有的ORC機組部件。這套ORC系統(tǒng)以燃機尾氣為熱源，熱效率17%，熱電聯(lián)產(chǎn)效率可達90%，功率等級125-170kW。知道使用啥工作嗎？R245fa? 不對的，我知道大家是猜不到的，甲苯（toluene）！ 這玩意可燃可爆，還有毒，如果不是對系統(tǒng)有極高的把握，都不敢碰這工質(zhì)，小編依然記得，以前向領(lǐng)導(dǎo)匯報有機工質(zhì)物性時，大家都是談“燃”色變。凡是可燃可爆的統(tǒng)統(tǒng)不考慮，萬一泄漏的怎么辦？另外，Triogen的軸承也是靠這工質(zhì)甲苯潤滑的，小編想起以前給ORC透平找軸承和密封系統(tǒng)的艱難，就由衷佩服Triogen做密封和軸承的工程師。

Triogen標準型ORC機組? 變形金剛大黃蜂

Triogen的系統(tǒng)內(nèi)部照片可以看下圖，這個照片看起來很復(fù)雜，其實流程及原理還是不難理解的。系統(tǒng)里面用了兩個泵，為什么需要用兩個泵呢？大家可以思考一下，我在我的一篇論文里面對這個問題做了一點探討，感興趣的朋友可以看看，連接放在文末（可以加我微信，免費贈送）。使用了一個儲液罐和一個回熱器。具體的流程介紹，大家看視頻吧，不難但很有意思，應(yīng)該可以看懂，有疑問的也歡迎留言交流。

Triogen系統(tǒng)流程圖? ? ? ? ? ? Triogen機組內(nèi)部布置

一點感想

Triogen 基本已經(jīng)把高轉(zhuǎn)速透平的方案做到了極致，國內(nèi)正在或者準備開發(fā)高轉(zhuǎn)速ORC透平的朋友需要特別小心，因為高轉(zhuǎn)速透平雖然本身效率較高，但會給配套帶來極大的困難，如高轉(zhuǎn)速異步發(fā)電機、軸承、潤滑及密封系統(tǒng)，其實都不好做，而且系統(tǒng)可靠性也會受影響。如果加上減速器，高轉(zhuǎn)速透平方案往往得不償失。高轉(zhuǎn)速透平對系統(tǒng)設(shè)計的影響，在我的那篇論文里也有論述，感興趣的可以看看。雖然Triogen在技術(shù)上可以說是獨領(lǐng)風騷，難度甚至遠高于Ormat和Turboden, 然而其在商業(yè)上并沒有前兩家做得成功，也算是給大家的一點提醒吧。

好了這期就聊到這里吧，下期小編再為您介紹一個大型的ORC發(fā)電企業(yè)和他的技術(shù)特點，敬請期待。

歡迎關(guān)注私信，一起探討能源利用，基本都是原創(chuàng)。

幾點供參考的資料

[1] Jaakko Larjola教授的科研資料https://www.researchgate.net/profile/Jaakko_Larjola

[2] Jaakko Larjola教授透平設(shè)計的論文https://www.researchgate.net/publication/281405336_A_HIGH_EFFICIENCY_MICROTURBINE_CONCEPT

[3]我的論文https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544218301658