随着工业的发展能源消耗日益严重,从能源结构来看,目前主要能源消费依然是以煤炭为代表的化石燃料。我国现阶段能源利用结构尚不完善,一方面是生产过程本身能源利用效率不够高,另一方面是大量的余热资源直接排放而不加以利用。在我国工业余热中低温余热占总量的一半以上,回收潜力巨大。但由于低温余热本身的性质原因,长期以来在低温余热回收过程中一直存在回收难度大、回收效率低的问题。本文以烟气余热利用原则为切入点,首先分析并总结了烟气余热利用的三个层面,然后通过比较不同余热回收方式最终选用有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)系统进行低温烟气余热回收。而后从体积和烟气侧压降两个方面综合考虑不同换热器的性能,对烟气余热回收换热器进行了选择。紧接着建立了ORC系统的热力学模型和评价模型。通过对干燥窑烟气余热参数进行分析,设计了模拟实验的冷热源参数与模拟条件,并结合工质的特性和工质选取原则,选用R245fa作为循环工质展开研究。最后以最小发电成本为目标函数对在不同外部冷热源参数下的ORC系统进行多参数优化,寻找最佳内部运行参数及其变化规律。通过对变化规律的分析总结出系统最佳运行参数和最小发电成本的主要影响因素,指出在ORC系统在工程实践中应着重考虑的方面。研究结果表明:1)在文中设计的搪瓷板式换热器、氟塑料管式换热器和TD钢管式换热器三种换热器中,搪瓷板式换热器在设计工况下的体积和烟气侧压降分别为氟塑料管式的47%、43%,TD钢管式的41%、59%,比其余两种更适合做为烟气余热回收换热器;2)ORC系统最佳蒸发温度主要受热源进口温度影响,在热源进口温度由120℃升至180℃时,最佳蒸发温度升高46%;最佳冷凝温度主要受冷源进口温度影响,在冷源进口温度由15℃增加至35℃时,最佳冷凝温度升高44%;3)在给定的四个冷热源参数中,热源进口温度对最小发电成本的影响最大,在给定的热源进口参数范围内,最小发电成本的变化幅度为0.072$/kWh。因此在有机朗肯循环的工程实践应用中,应首先考虑热源的温度情况,热源进口温度应根据实际工程中烟气余热的年平均温度来进行设定,以保证循环可以在设计工况下运行。