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ORC螺杆膨胀机低品位余热发电技术

2016-01-07 10:25:46来源:分布式能源微信浏览:评论:0

  一、技术名称:ORC螺杆膨胀机低品位余热发电技术

  二、技术所属领域及适用范围:建材、化工、冶金、纺织、窑炉等低品位余热利用

  三、与该技术相关的能耗及碳排放现状

  低品位余热资源分布广泛,如在石化的炼油领域,温度低于200℃的流体所携带的热量占炼厂总能耗的40%以上;在有色冶金行业,大量温度60℃以上的液态余热(如冷却水)及低压蒸汽蕴含可用的热能约1000 万tce以上;水泥行业在生产过程中产生的大量350-400℃以下的余热,其总热量占水泥熟料烧成总耗热量的35%以上。对上述各领域的低品位余热进行合理利用,具有较大的节能潜力。

  四、技术内容

  1.技术原理

  该技术把有机朗肯循环与螺杆膨胀机结合起来进行应用,整个系统包括:蒸发器(含预热器)、膨胀机、冷凝器、液体泵。系统循环工质选用R245fa。当回收低品位余热时,含热流体经过蒸发器时加热液态膨胀机工质,产生高温高压的膨胀机工质蒸汽进入膨胀机,推动膨胀机做功。由膨胀机排出的低温低压膨胀机工质进入冷凝器向环境放热冷凝成液态,再由液体泵送入蒸发器蒸发,由此完成一个完整循环。

  螺杆膨胀机属于容积式膨胀机,结构紧凑,强度高,不易损坏。变工况能力极强,在负荷的10%-120%范围内均可稳定运行,非常适合余热、废热等参数波动性较强的能源的回收和利用。

  2.关键技术

  (1)采用Y系列型线螺杆膨胀发电机组

  Y系列型线螺杆膨胀机可以使流动阻力减小,等熵效率可达85%以上。5:6螺杆齿数比,可达到较大的高压孔口,减少进气阻力,并使转子强度更高。

  (2)定制式优化设计

  针对余热利用的具体条件,进行型线的优化,使热力学系统更合理,通过单级ORC发电、串级ORC发电设计,使系统的发电效率达到最大。

  (3)高效液体泵

  针对输送低粘度、易闪发液体工质的使用要求,采用了特殊设计型线的螺杆泵,内泄漏小,绝热效率高,功耗低,变频驱动,比屏蔽泵减少功耗50%以上。

  3.工艺流程

  ORC螺杆膨胀发电工艺流程图见图1。管壳冷型ORC螺杆膨胀发电机组示意图见图2。
 

ORC螺杆膨胀机低品位余热发电技术
ORC螺杆膨胀机低品位余热发电技术
 

  五.主要技术指标

  对于120-250℃的烟气、80-160℃热水等低品位余热,ORC机组发电效率8%-12%

  六、技术鉴定、获奖情况及应用现状

  该技术已获得国家发明专利3项,实用新型专利16项。2013年通过浙江省“国内首台套产品”技术鉴定,2013年11通过国网天津市电力公司电力科学研究院的技术鉴定。目前,在低品位余热回收发电领域已经推广应用100余台(套),取得了较好的节能效益。

  七、推广前景及节能减排能力

  预计未来5年,全国低品位ORC发电的总装机容量可达50万kW,形成的年节能能力约为150万tce,减排能力400万tCO2。

 

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