有机朗肯循环(ORC)中低温余热发电与工业余热利用.ppt

有机工质朗肯循环中低温余热发电 关键设备之一 螺杆膨胀机简介 螺杆膨胀机的基本构造 螺杆膨胀机是一种依据容积变化原理工作的双轴回转式螺杆机械。它的结构与螺杆压缩机基本相同，主要由一对螺杆转子、缸体、轴承、同步齿轮、密封组件以及联轴节等零件组成，结构简单，其气缸呈两圆相交的“∞”字形，两根按一定传动比反向旋转相互啮合的螺旋形阴、阳转子平行地置于气缸中。 结构简图 螺杆膨胀机的工作原理 作功介质先进入机内螺杆齿槽A，推动螺杆转动，随着螺杆转动，齿槽A旋转到B、C、D逐渐加长、容积增大，介质降压降温膨胀（或闪蒸）做功，最后从齿槽排出，功率从主轴阳螺杆输出，亦可通过同步齿轮从阴螺杆输出，驱动风机、压缩机、水泵或发电机发电等。 螺杆膨胀机的应用 螺杆膨胀机的输出功率可以在5kW～1000kW之间，弥补了蒸汽轮机单机功率不能太小的空间。 对于有压力的余热流体，可直接利用螺杆膨胀机 对于350℃的无压力的余热流体，利用有机工质朗肯循环螺杆膨胀机系统 有机工质朗肯循环螺杆膨胀机系统。还可以用到太阳能、地热能等中低温可再生能源发电项目中去 有机工质循环螺杆膨胀机系统用于低温余热回收利用，有广阔的技术发展空间 （1）螺杆膨胀机适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相流体、（带压）热水及无压热流体的动力机械，可以回收不同种类的工业余热； （2）螺杆膨胀机还适用于高盐份的碱性流体，能除垢自洁，而且结垢有利于提高机器效率，因而对余热流体品质要求不高，扩大了应用范围； （3）当余热热源不稳定，参数变化时，机组效率表现稳定。螺杆膨胀机允许热源压力、流量在大范围内波动，对机组效率影响不大；螺杆膨胀机为容积式工作原理，机内流速低，除泄漏损失外，很少其他损失，机组效率较高，即使蒸汽参数或负荷变动仍能保持高效率。 螺杆膨胀机的技术特点 （4）螺杆膨胀机运行不用盘车、不暖机、不会飞车，可以直接冲转启动，操作简单，可实现无人职守，维修容易，不需要专门的专业技术人员，很适合工矿企业使用； （5）螺杆膨胀机的零部件少。螺杆转子坚固，大修周期长，小修简单，运行维护费用很低； （6）可调速，作为动力机使用，如拖动给水泵或灰浆水泵，拖动风机，压缩机可以根据要求灵活变速，使用方便。 螺杆膨胀机的技术特点 单螺杆膨胀机 有机工质朗肯循环中低温余热发电 关键设备之一 涡轮机（透平）简介 涡轮机（透平）的应用 特点： 功率密度高，适用于50-5000kW，用于余热量较大的场合，在余热量大的场合，可体现出占地小，效率高，造价低的优势。 涡轮机（透平）的应用 涡轮机一般分为轴流式透平和径流式透平两种。 工质流动的方向与动叶轮转轴大致平行的称为轴流式膨胀透平； 工质流动的方向与动叶轮转轴大致垂直的称为径流式膨胀透平； 类型：速度型 参考功率：50~5000kW 成本：高 适用于中小型系统功率高；变工况性能较差；转速高，对轴承及其密封要求较高 类型：速度型 参考功率：100kW 成本：高 流量大，适用于中大型系统；用于小流量系统时泄漏大，效率低 轴流透平膨胀机 径向透平膨胀机 有机工质朗肯循环中低温余热发电 关键设备之一 热交换器 热交换器的设计 需要根据余热的类型和特点设计热交换器，包括蒸发器，冷凝器，预热器等；同时需要考虑防腐，防磨和除灰除垢和降低阻力等问题。 有机工质朗肯循环中低温余热发电 关键技术之一 有机工质的优选 对于有机工质循环，经常选用的工质有R123、R245fa、R134a、R152a、R141b、氯乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷等。在余热发电系统中，对于不同类型，不同温度的热源应当选择不同的工质，工质的优选也会影响到系统的效率。 工质优选 不同工质的T-S曲线 * * * * * * * * * * * * 有机朗肯循环(ORC)中低温余热发电技术与工业余热利用 关键设备与技术 研究概况 技术应用背景 工业余热回收利用 有机朗肯循环(ORC)余热发电技术 建议和总结 技术应用背景 余热余压利用工程是我国《节能中长期发展专项规划》中的十大重点节能工程之一。 根据《“十三五”节能减排综合性工作方案》，我国将加快推进工业节能，重点推进电力、煤炭、钢铁、有色金属、石油化工、化工、纺织、印染等行业节能减排，加快节能减排技术推广应用，加大对工业余热的综合梯级利用，加快推行合同能源管理。 技术应用背景 我国钢铁冶金余热总量达15000万tce/a，目前平均余热回收水平仅为30%。主要原因在于我国现有技术难以回收数量庞大的中低温余热。因此，我国钢铁工业中有大量的中低温余热资源可供开发。 我国有色冶金行业存在大量的容易收集的温度在60℃以上的液态余热（如冷却水）及低压