在国家节能减排的大背景下，低品位余热利用成为各行业关注的焦点。近10年间，中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室清洁燃烧与余热利用科研团队在此领域做了大量工作，近期，在以CO₂为工质的低品位余热发电方面取得新进展。

　　在低品位余热利用领域，由于余热温度低，采用常规水作为工质的朗肯循环效率很低，一般采用沸点比水低的有机工质，如卤代烃类或碳氢化合物类等，但是有机工质成本较高，在一定程度上制约了余热利用技术的发展。鉴于此，力学所科研团队提出采用CO₂作为余热发电循环的工质。CO₂是一种天然工质，相对其它工质，经济性好、安全性好、化学性能稳定；采用跨临界循环时，CO₂在高温侧处于超临界状态，没有相变，温度密度连续变化，换热性能良好。

　　已有学者建立了以卤代烃类有机物为工质的动力循环实验平台，如采用R245fa为工质获得了1.7kW的发电功率（Sol. Energy 2010, 84, 353）和采用R123为工质获得了约1.0kW的发电功率（Energy 2011, 32, 15）。但目前以CO₂为工质的膨胀机发电动力循环实验平台未见报道。

　　在中国科学院科研装备研制项目的资助下，力学所研究团队解决了由于系统运行压力高、工质粘性小造成的系统部件密封难的问题，研制了CO₂工质加热器、回热器、冷凝器以及滚动转子膨胀机等关键部件，建成了纯低温余热CO₂工质发电实验平台，并实现了长时间的稳定运行。实验平台CO₂侧压力达到 25 MPa、流量达到 470 kg/h，最大发电功率达到 1.6 kW。

　　基于该实验平台，科研团队开展了大量实验研究，获得了CO₂跨临界动力循环系统运行规律，如膨胀机发电功率和膨胀机等熵效率随工质加热压力、加热温度及工质质量流量等运行参数的变化规律；提出了CO₂混合工质跨临界动力循环和改进型CO₂跨临界动力循环，并针对两种循环开展了理论循环性能研究。

　　相关研究成果为CO₂工质余热发电提供了技术储备，有助于推动余热利用技术发展，为我国节能减排事业做出贡献。力学所科研团队将在此基础上，继续深入研究，以尽快实现该技术的工程化。

　　近日，中国科学院条件保障与财务局组织专家对力学所承担的院科研装备研制项目“纯低温余热CO₂工质发电实验平台研制”进行了技术测试和现场验收。验收专家组认为实验平台的各项指标全面达到了项目实施方案的要求，同意通过项目验收。