Если в цикле в качестве рабочего тела используется не пар, как в традиционной паротурбинной технологии, а НРТ - низкокипящие рабочие тела, представляющие собой органические или синтетические вещества с низкой температурой кипения, то такая установка будет работать по органическому циклу Ренкина (Organic Rankine Cycle).  ORC (или ОЦР)-технология - это применение подобных систем для получения электроэнергии из различных источников тепла.

Одним из распространённых НРТ является органическая жидкость пентан С₅Н₁₂ (отсюда и название – «пентановая технология», хотя оно условно). До температуры +36˚С (при атмосферном давлении) пентан находится в жидком состоянии, а после +36 ˚С переходит в газообразное состояние. Примерами других низкокипящих рабочих тел могут быть углеводороды (бутан, пропан), хладоны (R11, R12, R114, R123, R245+а), аммиак, толуол, дифенил, силиконовое масло, а также СО₂, при высоком давлении, или новое синтетическое вещество "Novec 649", разработка компании "3М", известной по брэнду "Скоч" и др.  Последнее в отличие от пентана является негорючим, инертным, неэлектропроводным и экологичным.

Типовая схема электростанции (системы утилизации тепла) на основе органического цикла Ренкина представлена на рисунке ниже. Основные её части – это термомасляный утилизационный котёл, турбодетандер с электрогенератором и различные теплообменные блоки (испаритель, подогреватель, рекуператор и воздушный конденсатор).

Выхлопные газы от ГТУ через переключающий шибер (дивертор) поступают в термомасляный котёл. Переключающий шибер, позволяет не останавливать работу газовой турбины в случае необходимости прекращения работы системы утилизации. В первичном контуре системы применяется термическое масло.  Это вызвано тем, что большинство НРТ – горючие вещества, а температура выхлопных газов у современных ГТУ достигает 500 ˚С. Термомасло более устойчиво к высоким температурам. Температура термического масла на входе в утилизационный котёл в пределах 90÷130˚С, на выходе - 280÷310˚С.

Нагретое масло передаёт тепло НРТ в подогревателе и испарителе. Здесь происходит процесс парообразования – из жидкого состояния органическая жидкость переходит в газообразное, и по трубопроводу направляется в турбодетандер.

Расширяющийся газ в турбодетандере вращает генератор со скоростью 1500 об/мин, который вырабатывает электроэнергию.

Отработавшее после турбины НРТ поступает в рекуператор и далее в воздушный конденсатор. После конденсатора оно насосами направляется в пароперегреватель, где подогревается до 220÷250˚С и затем снова направляется в турбину.

В случае с использованием в основном контуре CO₂ на сверхкритических параметрах промежуточный термомасляный контур не требуется, CO₂ напрямую подаётся в котёл.

По соображениям взрыво-пожаробезопасности обычно оборудование пентановой установки размещается на открытом воздухе. Таким образом, в случае утечки рабочего вещества исключается образование  взрывоопасной концентрации его паров. На рисунке ниже приведена типовая компоновка пентановой системы утилизации тепла выхлопных газов за ГТУ.

Сравнение электростанций, работающих на паровом и органическом цикле Ренкина.

Кроме основного оборудования, парового котла и паровой турбины в составе системы утилизации тепла на базе паротурбинной технологии много вспомогательного оборудования: охлаждающие устройства (градирни) для паровой турбины, деаэраторы, система водоподготовки, питательные, конденсатные и циркуляционные насосы.  Всё это связано многочисленными трубопроводами: питательными, паропроводами, циркуляционными, конденсационными, химочищенной, сырой воды, технической воды. На всех этих трубопроводах установлено огромное количество регулирующей и запорной арматуры, как ручной, так и с электроприводом.

Чтобы подготовить к пуску основное оборудование, прогреть паропроводы требуется большое количество специалистов, т.к. все ручные задвижки, вентили, воздушники необходимо открыть, а после прогрева - закрыть. Подготовка к пуску занимает несколько часов. Всё это усложняет систему управления и обслуживание паротурбинной электростанции.

Большую опасность для работы представляет погода с отрицательной температурой, особенно для градирен. Кроме того, для охлаждения конденсатора требуется большое количество технической воды.

На рисунке представлена пентановая установка  утилизации тепла выхлопных газов ГПА на компрессорной станции.