ORC低溫余熱發電系統優勢:1、結構簡單,體積小。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(特別是汽輪機末級葉片的高度減小)、排氣管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直徑均較小。2、空冷冷卻的信價比優勢。在缺水地區,優先使用空氣冷卻的冷凝器。ORC電廠使用的空冷冷凝器要比汽輪機電廠使用的空冷冷凝器的體積小得多,價格也低得多。ORC有機朗肯循環余熱發電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。江西水泥廠余熱發電機組
ORC低溫余熱發電系統熱力性能分析:由于受到蒸發器窄點溫差的約束,各工質對應系統的蒸發溫度隨著排煙溫度的升高而增大。在相同排煙溫度條件下,采用R600a、R236ea的系統蒸發溫度高于其他工質,R245fa、R600對應系統的蒸發溫度相對較高,R123與濕工質R161、R152a對應系統的蒸發溫度相對較低且較為接近。工質流量隨排煙溫度的升高而減小,這是因為當蒸發器入口熱源溫度不變時,根據熱平衡方程,系統總吸熱量隨著排煙溫度的升高而減小,滿足此時熱負荷所需的工質流量下降。在相同排煙溫度下,工質間的物性差異導致各工質對應系統的工質流量存在差異,所有系統中烷烴類干工質R600a、R600與濕工質的流量明顯小于其他干工質,變化幅度也相對較小,R236ea對應系統的流量較大且隨排煙溫度的變化幅度較大。浙江高溫煙氣余熱發電低溫余熱發電中多采用有機工質作為循環工質。
低溫余熱ORC發電機組特點:1.模塊化設計,裝置撬塊式一體設備,移動和運輸、安裝簡便;模塊化整體平臺設計,體積小,安裝簡單,現場只需接上熱水和冷卻即可。2.采用全封閉高效透平膨脹機,可靠的材質和結構合理的高效傳質設備,機組能量轉換效率高;環保工質R245fa.透平發電機一體機內工質全封閉循環無泄漏,真正實現零排放;且全封閉系統與外界不接觸,機組內部及葉片無腐蝕;3.采用磁懸浮軸承控制技術,系統無潤滑油,不需要外置油分及冷卻系統;運動部件不與其他部件接觸,無磨損,增加了可靠性同時力很大程度減少了維護工作,機組使用壽命長。
采用ORC余熱發電技術的具有適應性靈活的優點,當余熱工質的條件惡劣,不適合做有機工質的直接換熱時,可采用水循環做中間換熱循環。由于某項目的煙氣含塵量高達500~1000mg/Nm3,工藝環節位于脫硫前,SO2含量高達1000~3000mg/Nm3,因此煙氣換熱器腐蝕和磨損較為嚴重,且換熱器允許布置空間較小。為了運行安全可靠,選擇換熱設備尺寸較小的水冷卻雙循環ORC發電系統,換熱設備材質采用雙相鋼2205,循環水溫度選擇80度~110度區間,保證雙相鋼在酸露下的耐腐蝕壽命。采用煙氣-水換熱器,以熱水為介質,提取煙氣中余熱,再供ORC系統發電。工業余熱發電通常工況不穩定,要根據各個熱源進行個性化的設計,不容易實現標準化、批量化生產。
余熱發電是利用生產過程中多余的熱能轉換為電能的技術。余熱發電不只節能,還有利于環境保護。余熱發電的重要設備是余熱鍋爐。它利用廢氣、廢液等工質中的熱或可燃質作熱源,生產蒸汽用于發電。由于工質溫度不高,故鍋爐體積大,耗用金屬多。用于發電的余熱主要有:高溫煙氣余熱,化學反應余熱,廢氣、廢液余熱,低溫余熱(低于200℃)等。此外,還有用多余壓差發電的;例如,高爐煤氣在爐頂壓力較高,可先經膨脹汽輪發電機繼發電后再送煤氣用戶使用。ORC低溫余熱發電機組采用環保工質R245fa,透平和發電機一體化設計,無泄漏。內蒙古余熱發電機
ORC低溫發電機組擁有先進的設備自冷系統,無需外置油分及冷卻系統。江西水泥廠余熱發電機組
余熱資源的主要來源為:①煙氣的余熱;②高溫產品和爐渣的余熱;③冷卻介質的余熱;④可燃廢氣、廢液和廢料的余熱;⑤廢汽、廢水余熱;⑥化學反應余熱。比較典型的低品位余熱資源有:①鍋爐(加熱爐)等排放的煙氣,一般在140~180℃;②高爐渣、煉鋼渣的沖渣水,溫度在60~90℃;③循環冷卻水,大部分在30~50℃;油田采出水,在30~60℃。低品位余熱資源的利用難點在于:①大部分低品位余熱資源含有腐蝕性的物質,對設備長期安全運行構成不小的影響;②有的低品位余熱資源具有間歇性的特點,難于連續運行;③由于品味較低,難以在現場附近尋找到合適的供熱(冷)負荷;④用于發電,效率較低,技術還有待成熟,經濟效益偏低江西水泥廠余熱發電機組