天津市钢铁企业余热利用介绍及有机朗肯循环低温发电(12.11.8).ppt

总结 ●余热利用要对企业的余热资源及用能情况进行调研评估，首先考虑余热直接利用的方式，遵循“温度对口，梯次利用”的原则。余热发电是余热利用的有效方式之一，不是唯一。 ●采用有机工质朗肯循环余热发电系统是一种适用于250℃低温余热回收技术。 ●可以应用于化工、冶金、纺织、建材、电力、医药等工业领域，还可以推广到可再生能源发电领域中去。 ● 为提高系统效率，根据不同的余热热源特点，要进行系统的优化设计，包括循环热力参数确定，工质的选择，换热器设计等。 ● 有机工质朗肯循环膨胀动力机不仅可以带动发电机发电，还可以作为动力机拖动压缩机、泵和风机工作，作为动力机具有良好的调速性能。 谢 谢！ * * * * 绝热膨胀（1—2）：来自蒸发器的高温高压的循环工质蒸汽在膨胀机中绝热膨胀，从而实现对外做功的过程。定压冷却，经过膨胀机膨胀之后的较低温度、较低压力的工质蒸汽，在冷凝器中冷却成液体，同时将热量排到冷却流体中。通常冷却流体可以采用空冷或者水冷，绝热加压（3—4）：经过冷凝器冷却之后的有机物工质液体，在工质泵中被绝热加压至高压液体，进入蒸发器进行加热。定压加热（4—1）：高压的工质液体，在蒸发器中被加热，产生的过热蒸汽进入膨胀机做功，输出功驱动发电装置向外供电。 * 可利用的余热 余热温度范围： 80－250℃ 余热的形态： 烟气，蒸汽，热水 可以扩展的应用： 地热利用、太阳能利用、生物质能。 需要根据具体环境、条件及应用需求进行系统设计。 中低温发电研究历史 20世纪70 年代初，世界各国普遍重视新能源的开发，中国也掀起了地热能开发的热潮，在全国建成了7个中低温地热发电厂： 广东丰顺县邓屋， 92℃，300kW； 湖南宁乡县灰汤， 98℃，300kW； 河北怀来县后郝窑， 87℃，200kW； 山东招远县汤东泉， 98℃，300kW； 辽宁盖县熊岳， 90℃，200kW； 广西象州市热水村， 79℃，200kW； 江西宜春县温汤， 67℃，100kW。 这些中低温地热资源发电，利用的是有机工质朗肯循环法（双循环法）或扩容闪蒸法。全部发电系统设备主要是利用废旧的小发电机组改造，自行设计了地热管路系统，既没有采用进口设备，也没有聘外国专家，使地热发电首次在中国自主试验成功。虽然发电量较小，没有连接地区电网，仅供当地使用，但至少都成功运行了几年。至70 年代后期，除广东丰顺县外（扩容法），其余的陆续关停。 国外的研究应用状况 七十年代末，美国研制出利用地热水发电的汽水两相螺杆膨胀机，功率60KW。八十年代后期美国完成一台1000KW地热水发电机组，随后，日本北海道大学进行了氟利昂工质的发电试验，80年代后期，日本进行了工业锅炉余热发电研究，功率102KW。近年来，美国，德国，以色列，瑞典都有相关研究和产品应用报导。 我校在有机工质朗肯循环发电的研究 天津大学热能工程系和教育部“中低温热能高效利用”重点实验室对有机工质的热物理性质及热力循环的研究水平位居国内领先水平，在ORC技术的理论与实验研究中均取得了具有实用价值的成果，早在上世纪70年代，即建成了国内首台ORC太阳能热发电（1kW）实验系统，并取得了大量运行实验数据，近年，发表多篇关于ORC系统的理论实验研究论文，同时拥有多项关于有机工质及ORC系统构成的发明及实用新型专利 。 有机工质朗肯循环余热发电关键设备与技术 1.螺杆膨胀机 2.涡轮机（透平） 3.热交换器 4.有机工质优选 5.发电系统优化设计 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 3.螺杆膨胀机的研制及实验系统的建立 螺杆膨胀机：由两根（阴、阳）螺杆转子、外壳、轴承和密封等组成。 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E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。