ORC发电技术及应用.pptVIP

主要内容 1. 项目背景 2. ORC原理 3. ORC装置 4. ORC透平设计 5. ORC热水发电 1.项目背景 “节能减排”是重要国策； 节能21%指标（万元工业增加值能耗5年累计 下降21％ ）完成困难较大； 低于300℃的低温余热总资源约占余热总资源的 30%，其利用率低，大都直接排入大气，造成能源的浪费及对环境的热污染； 国内低温余热的热源广泛：钢铁工业、水泥工业、石油精炼化学工业、玻璃工业、地热水和太阳能热水； 缺乏有效的技术和设备加以利用。 工业和信息化部、科学技术部、财政部及国务院国有资产监督管理委员会给出“重大技术装备自主创新指导目录（2012版）” 《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》 《国务院“十二五”节能减排综合性工作方案》 《节能减排规划（2011－2015年）》 余热发电概况 最大限度地回收余热源的热量； 能使回收的热量能有效地转换为有效功(电能或动力功)； 设备可靠性高，运行安全和维护方便。 目前技术： 窑炉蒸汽余热发电系统 ； 带补燃锅炉的中低温蒸汽余热发电系统； 不带补燃锅炉的中低温蒸汽余热发电； 300℃以上：汽轮机发电机组； 300℃以下：低沸点气轮机发电系统(ORC) 透平膨胀机/螺杆膨胀机/活塞膨胀机 系统组成 换热器（蒸发器/预热器） 低沸点工质透平 冷凝器（空冷/水冷） 发电机（直流/交流） 工质泵 2.ORC原理 有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle，简称ORC）是一种新型环保型的发电技术 低沸点工质透平设计 发电系统设计 余热换热器设计 辅助、成套设备的设计 2.3 工质特性 有良好的热力学性能，相同的余热资源条件下，应提供更多的动力； 合适的压力水平，蒸发时蒸发压力不太高，冷凝时压力又不太低，最好不要在真空下工作。 比热和密度较大，传热性能好，这样可以减少透平尺寸、换热器的传热面积； 热稳定性好，不易分解，不腐蚀设备； 无毒，不易燃，不易爆，运行安全、可靠； 价格低廉，输送与储存方便，高纯度，易得到。 从工质的热力特性、传热性、透平的气动特性、热稳定性、可燃性、毒性、腐蚀性、价格以及对大气环境的影响等方面来考虑。 3.1 主要应用场合 工业余热废热的动力学回收 太阳能热力发电，例如用平板集热器收集低于100℃的太阳热水作驱动热源，用 ORC透平等构成低温太阳能热力发电系统 ，可作为分布式能源 地热发电，我国在1993年底建成的那曲地热电站，装机容量为1MW，采用以色列ORMAT公司的双工质有机朗肯循环机组系统，地热热源温度为110℃，有机工质采用异戊烷 生物质能发电 海洋温差能发电，闭式、开式及混合式循环 4. ORC透平设计 透平：轴流式或向心式 采用三元流方法设计，高效、安全、工作稳定 密封：透平轴端采用机械密封或浮环密封 转速：3000 r/min或更高转速 功率： 1#炉 608 kW; 一托三 2616 kW 4.2 向心式透平特点 进汽管道损失比轴流式透平小 环形叶栅中的相对速度较小，而且汽流扩压段消失，从而使损失下降 其等熵功绝大部分无损失的通过离心力作用转变为机械功 出口平均直径小于进口平均直径，余速损失小 5.3 经济性分析 工业用电价0.42元/度， 年发电8000小时，年供暖3000小时 年发电量：28.0GW.h/a 发电收益：1122.7万元 供暖收益：137.9万元 节能补贴：280.7万元 系统总投资：3500万元 工程建设期：1.2年 投资回收期：约3.1年 向心式透平叶轮三维模型 1-静环 2-动环 3-传动销 4-弹簧 5-弹簧座 6-紧定螺钉 7-传动螺钉 8、9、10-O形密封环11-防转销 12-压盖 13-推环 14-轴套 4.3 低沸点工质密封 优点：封液泄漏量小，气体完全不泄漏，使用可靠。 缺点：高转速下，辅助系统复杂，安装技术要求高。 适用：输送各种气体 改进：完全集装化，可使安装更为方便、简单。 机械密封的优缺点 集装式机械密封 产品周期：12个月 ◇方案设计（二个月）； ◇工程设计（二个月）； ◇工艺审查、设计修改和完善（一个月） ◇设备制造（六个月）； ◇现场安装调试（一个月）。 4.4 产品周期 产品的模块化； 产品的系列化； 加强整机试验和调整； 提高产品质量 ； 以市场为导向，扩大产品数量。 产品 某厂热水流量600m~3/h，水温93℃，利用热水发电是绿色能源和可再生能源，减少污染和碳排放。 采用低沸点工质发电。 具有独立知识产权，填补了国内空白，创新性强，具有示范作用。 可用热量 Q =