ORC低溫余熱發電技術應用形式包括:工藝熱媒水余熱回收發電、工藝物料余熱回收發電、工藝乏汽或放散廢蒸余熱回收發電、工業窯爐煙氣余熱回收發電等。采用低溫余熱發電機組,積極推動采用清潔能源,加快減排進程,減少全球碳排放量,盡快實現碳達峰和碳中和的目標,實現社會的可持續發展。1.鋼鐵冶金:放散蒸汽、煙氣余熱耗能、設備余熱(空壓機等)。2.石化:鍋爐排煙氣、乏汽等。3.造紙:烘缸、蒸鍋廢氣等。4.化工:加熱爐、蒸汽鍋爐排煙氣等、化工加熱廢熱(合成氨、干餾等)、煤化工的MTO裝置。ORC低溫余熱發電機組冷凝器采用在線自動除垢與強化傳熱裝置,終生免清洗。拉薩陶瓷廠余熱發電
ORC余熱發電系統主要由蒸發器、膨脹機、冷凝器和工質泵四個主要設備構成,ORC余熱發電技術普遍適用于工廠余熱、太陽能、生物質能、地熱能等能源的回收利用,其所具有的獨特優勢以及廣闊的市場應用前景,ORC余熱發電技術己經成為節能研究領域的熱點課題之一。同時,ORC發電技術由于其工藝流程簡單,除了簡單的孤網系統研究,研究者將其與其余工藝過程進行藕合,通過與ORC進行聯合發電,不但能夠回收和利用低品位余熱,還能充分利用原工藝流程中的中間高溫流體,減少工藝流程中的冷換設備,實現不錯的能源回收效率,從而降低處理成本,達到節能的目的。天津水泥廠余熱發電ORC低溫余熱發電系統很大程度的拓寬了可以回收發電的余熱資源的利用范圍。
ORC低溫余熱發電系統組成:(1)蒸發器。蒸發器在循環系統中的作用是能量傳遞,是整個有機朗肯循環系統熱量傳遞的較關鍵設備,它的傳熱效率直接影響到整個系統的發電效率。因此在有機朗肯循環運行過程中,蒸發器造成的不可逆性損失是所有部件中占比較大的部件。(2)膨脹機。膨脹機的作用是壓縮經過蒸發器蒸發的高溫高壓氣體,使熱能轉變為機械能從而膨脹帶動發電機做功。因此,膨脹機同樣是ORC余熱發電系統中關鍵部件之一,較為直接的影響著整個系統的效率。膨脹機分為速度型和容積型兩種。(3)冷凝器。與蒸發器的工作原理剛好相反,主要是將從膨脹機排出的氣體冷凝為過冷液體,內部結構包括過熱區、兩相區和過冷區。冷凝器和蒸發器同樣是有機朗肯循環系統中的關鍵換熱部件。(4)工質泵。工質泵的作用是使有機工質在細長的管道內流動的同時達到一個設置的流速從而來提高自身的壓力。工質泵很容易被氣體或是液體腐蝕從而導致了系統效率降低。
ORC有機朗肯循環余熱發電:ORC有機工質朗肯循環,即在傳統朗肯循環中采用有機工質代替水產生蒸汽,推動膨脹機做功。低壓液態有機工質具有更低的冷凝溫度,如正丁烷、異丁烷、R245fa、R142b等,在較低溫度下即可產生較高壓力的蒸汽。余熱溫度在80~250℃,余熱形態包括煙氣、蒸汽和熱水等。液態有機工質經有機工質泵增壓后進入蒸發器吸收熱量轉變為高溫高壓蒸氣;高溫高壓的有機工質蒸氣再推動渦輪機做功,產生電能輸出,有機工質蒸汽同時減壓;渦輪機出口的低壓蒸氣進入冷凝器,向低溫熱源放熱并冷凝為液態,完成一次循環。蒸發器可采用低溫余熱直接蒸發,或采用由其生成的中間熱水(約150℃)進行有機工質的蒸發。余熱發電系統的發電量一直是電力企業設備管理人員關注的重點。
低溫余熱ORC發電機組,主要特點詳細描述如下:1.機組變工況自動調節,能適應熱源溫度、壓力和流量的變化(能在30%-110%設計工況下穩定運行),熱源波動變化時設備可以自行調節到穩定運行狀態;2.機組電力自動并網,得益于PLC自動控制,發電機可以自動追蹤電網參數并同步;發電裝置智能監測電網狀態,穩定變載發電,對網無沖擊;發出的電既可以并入電網也可以直接帶負載;3.設備實現全自動化,無人值守;設備操作方便,一鍵式啟動和停止;系統啟停迅速,無需預熱,盤車等操作,啟停時間均小于10分鐘。4.發電機組能確保長期穩定運行,安全可靠。擁有泄壓系統、超溫報警系統及先進的自控系統;設備自帶壓力溫度報警及故障分析功能。ORC低溫發電機組機組遵循“聯網不上網”原則,所發出來的電就近輸送到低壓開關柜供別的機組用所。拉薩陶瓷廠余熱發電
ORC低溫余熱發電效率高,系統構成簡單,不需要設置除氧、除鹽、排污及疏放水設施。拉薩陶瓷廠余熱發電
ORC余熱發電系統結構本身的優勢:可采用螺桿膨脹機替代汽輪機,其結構相對傳統汽輪機簡單得多,額定功率小,其適用作為低焓能源動力利用的動力機,因此對有機工質蒸汽做功更適用。鑒于目前螺桿膨脹機還未普及,那么即使使用汽輪機,因有機工質蒸汽比容、焓降小,故所需汽輪機的尺寸、排氣管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直徑均較小。與水蒸氣相比,由于有機工質的聲速低,在低葉片速度時,能獲得有利的空氣動力配合,在50Hz時能產生較高的汽輪機效率,不需要裝齒輪箱。由于轉速低,因此噪聲也小。拉薩陶瓷廠余熱發電
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