前两回咱们聊了ORC界大当家和二当家的那点事。这期咱们再聊聊ORC界另外一个神奇的存在—Triogen，它的传奇经历不仅因为它的技术流派独树一帜，还因为它曾经参演了一部大家耳熟能详的电影——《泰坦尼克号》！且听小编慢慢道来。
Triogen的前世今生
在Ormat和Turboden成立初期的年代，在学术圈中有过一段ORC研究的热潮，可以说Triogen就是在这次学术热潮中诞生的。1976年，在一次能源有关的会议中，牛津大学的S.S. Wilson教授提出一个家用微型ORC系统概念，S.S. Wilson教授认为将来分布式的能源系统会大有前景。这个概念深深的吸引了台下一位听众，他就是芬兰拉普兰塔理工大学的Jaakko Larjola教授。会后两人一商量，一拍即合，理念完全相同，决定申请个项目来试试。所以他们一起向MTI申请了一个项目，做一个30kW的透平样机。他们这一开始弄得难度就极大，为什么呢？因为定位家用的ORC，所以体积要小，于是他们决定尝试将透平，泵和发电机做在同一条轴上。JaakkoLarjola教授找来Lauri Aura教授等好几位同事，分别对透平，泵和发电展开设计，可以说这个理念是非常超前的。因为它需要同时解决高转速透平设计，泵设计，发电机设计，这三个分开都不容易，况且要在同一条轴上。这还不是最难的，最难的还是这个系统里面的高转速轴承和密封系统设计。在这个30kW的样机里面，它采用了气浮轴承（gas bearing）,而这个轴承的设计者Taipale 和Jouni Ryhänen因为这个设计，在1982年还获得了芬兰的“杰出技术奖”（Skilled Expert Prize）。
1982年，他们对这个样机模型进行了实验测试，测试的结果不仅表示这个方案是可行的，而且性能参数相当不错。Jaakko Larjola教授本人受到极大的鼓励，并为这个测试结果开了一个发布会，也有媒体进行了报道。测试的成功也引起了他们国家能源部的注意，后来他们获得了能源部的专门资助，建造一个100kW的ORC样机。
1983年，他们开始了第一台100kW的样机建造，使用的工质是R114，透平转速30000rpm,使用66mm的可倾瓦轴承（Tilting pad bearing），而轴承是通过气态工质润滑。86-89年推出第二台模型，机原理与第一台类似，也使用可倾瓦轴（Tilting pad bearing），但是使用液相工质进行冷却。
1990年芬兰著名的造船厂，Rauma-Repolaoy，找到了他们，希望他们帮忙为一深海科考船做一套动力系统。这艘深海科考船设计下潜的最大深度为6000m，需要承受极高的压力，船体体积要很小。Jaakko Larjola教授及其团队为着这艘可靠设计了一个25kW的ORC系统。因为对系统的可靠性要求非常严格，所以他们对系统进行大量技术改进和提高。这些关键技术的提高，为Triogen的诞生和推广做了坚实的技术积累。2001年Triogen在Van Buijtenen教授的带领下成立。
咱们回头来看看这条科考船，是不是有点似曾相识？是的，它就是影片《泰坦尼克号》开头时，下海探测泰坦尼克号残骸的那条科考船。搞ORC的人还是做了点贡献的。
Triogen的技术特点
现在商业化运行的Triogen ORC 系统集成度很高，乍一看是不是有点像变形金刚里面的大黄蜂？大黄蜂简单的外形里面蕴藏着各种能力，而Triogen这个小小的箱子里面基本蕴含了所有的ORC机组部件。这套ORC系统以燃机尾气为热源，热效率17%，热电联产效率可达90%，功率等级125-170kW。知道使用啥工作吗？R245fa? 不对的，我知道大家是猜不到的，甲苯（toluene）！ 这玩意可燃可爆，还有毒，如果不是对系统有极高的把握，都不敢碰这工质，小编依然记得，以前向领导汇报有机工质物性时，大家都是谈“燃”色变。凡是可燃可爆的统统不考虑，万一泄漏的怎么办？另外，Triogen的轴承也是靠这工质甲苯润滑的，小编想起以前给ORC透平找轴承和密封系统的艰难，就由衷佩服Triogen做密封和轴承的工程师。
Triogen的系统内部照片可以看下图，这个照片看起来很复杂，其实流程及原理还是不难理解的。系统里面用了两个泵，为什么需要用两个泵呢？大家可以思考一下，我在我的一篇论文里面对这个问题做了一点探讨，感兴趣的朋友可以看看，连接放在文末（可以加我微信，免费赠送）。使用了一个储液罐和一个回热器。具体的流程介绍，大家看视频吧，不难但很有意思，应该可以看懂，有疑问的也欢迎留言交流。
一点感想
Triogen 基本已经把高转速透平的方案做到了极致，国内正在或者准备开发高转速ORC透平的朋友需要特别小心，因为高转速透平虽然本身效率较高，但会给配套带来极大的困难，如高转速异步发电机、轴承、润滑及密封系统，其实都不好做，而且系统可靠性也会受影响。如果加上减速器，高转速透平方案往往得不偿失。高转速透平对系统设计的影响，在我的那篇论文里也有论述，感兴趣的可以看看。虽然Triogen在技术上可以说是独领风骚，难度甚至远高于Ormat和Turboden, 然而其在商业上并没有前两家做得成功，也算是给大家的一点提醒吧。
好了这期就聊到这里吧，下期小编再为您介绍一个大型的ORC发电企业和他的技术特点，敬请期待。
欢迎关注私信，一起探讨能源利用，基本都是原创。
几点供参考的资料
[1] Jaakko Larjola教授的科研资料https://www.researchgate.net/profile/Jaakko_Larjola
[2] Jaakko Larjola教授透平设计的论文https://www.researchgate.net/publication/281405336_A_HIGH_EFFICIENCY_MICROTURBINE_CONCEPT
[3]我的论文https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544218301658
