低温余热有机工质朗肯循环课件.pptVIP

资源背景 资源背景 资源背景 国内行情 政策环境 解决方案 ORC循环 ORC透平特点 工质选择 工质选择 —— 冷凝温度 国外ORC产品 关键问题 接触式机械密封 接触式机械密封 接触式机械密封 接触式机械密封 非接触式机械密封 非接触式机械密封 非接触式机械密封 非接触式机械密封 特殊轴承 谢谢 ！ * 低沸点有机工质透平 ——低温余热发电技术 李春国 在我国的工业过程中，存在大量80-300℃范围内的低温热源，这些低温热源主要是热水、烟气和固态渣。比如： （1）水泥生产过程中存在大量350~400℃以下的余热，占总耗热量的35%以上。产能5000t/d水泥生产线，尚未利用的150℃左右余热烟气（如窑尾电收尘器入口），新增发电量1000kW，提高发电量10%-12%，全国有690余条这样的生产线（2010）； （2）在冶金和钢铁企业，可回收钢铁企业的冲渣废热水（80-90℃），可以为每个企业带来MW级的电能； （3）日用陶瓷烧制窑炉排烟温度一般在200-300℃，排烟带走的热量损失约占总热量的20%-40%。我国现有陶瓷生产企业约3000家，余热发电能力约1200亿kWh/a,相当于2个三峡工程的年发电量。 （4）炼钢厂烟气余热温度在300~400℃； （5）在电力行业，存在许多需要减温减压的蒸汽，如锅炉连排水余热回收潜力巨大 （6）有色金属冶金，电解铝低温烟气。 （7）使得100-220℃的中低温地热资源； （8）太阳能热发电 1650～1900 氧气顶吹转炉 260～600 干躁、烘干炉 1400～1600 镍精炼炉 650～900 玻璃炉窑 1100 ～1300 炼铜反射炉 ＞400 柴油机 1000～1100 炼锌烟化炉 350～550 原油加热炉 700～1100 氧吹平炉 400～550 燃机 600～800 干法水泥窑 100～300 锅炉 排烟温度，℃ 设备名称 排烟温度，℃ 设备名称 排烟余热 工程应用： （1）目前国内ORC仅应用于西藏地热发电，采用以色列ORMAT的ORC透平 （2）包钢烟气ORC发电，正处于试运行阶段，由西安交大程代京教授带领的团队开发 高校和企业研究：目前大量企业与高校联合开发ORC透平，国家也为研究投入了大量科研经费。 符合国家节能减排政策，几乎每个省都有相关支持项目 比如黑龙江： 题目：低温热源发电装置的研制 合作单位：中国船舶重工集团公司第七〇三研究所 经费分配：国拨专项资金400万，中材150万，七〇三所250万，中材自筹配套850万 目标：针对150℃左右水泥窑余热烟气及水泥窑筒体辐射余热，采用200kW径流式汽轮机有机工质朗肯循环系统，系统发电量150~180kW，系统效率达到6%~8% 根据有机工质低沸点的特点，采用有机工质朗肯循环（简称ORC）透平，可以利用工业过程的低温热源进行发电或者拖动设备，也可应用于地热、太阳能等作为热源。 ORC透平类型: (1) 轴流透平：功率范围大，应用广泛 (2) 向心透平：转速高，效率高，功率小 (3) 螺杆膨胀机:效率低，擅长工作在气液两相区 以热水作为热源的ORC循环图 1.可利用热源温度80-300℃ 2.透平机构简单，级数1-3级，安装调试简单 3.排气压力相对于环境处于正压。 4.干流体，不存在对叶片和流道的水蚀 5.工质采用低沸点有机工质 6.对密封要求非常严格 工质选择的原则：(1)化学稳定性好；(2)具有较低的臭氧破坏性和温室效应；(3)传热性能好；(4)价格低廉；(5)无毒、不可燃、不可爆 国内研究根据各自情况采用比较多的工质是R245fa、R123和R134a。 冷凝温度（℃） 冷凝压力（Mpa） R245fa 40 0.25 R123 40 0.15 正丁烷 40 0.38 正戊烷 40 0.12 水 40 0.007 在冷凝温度40℃时，有机工质（表前4种工质）均背压运行，相对于水蒸汽工质，设备部需要真空设备 国外ORC产品以奥马特为代表 共同的关键技术问题：对泄漏的要求几乎是完全无泄漏，这是最重要的问题。解决方案：采用机械密封，或者采用磁力轴承的发电机和透平一体结构。 跟具体工质有关的问题：易燃易爆、有毒、温室气体、破坏臭氧层气体 1.烷烃：具有易燃易爆 2.R134a：毒性非常低、在空气中不可燃，环境压力下沸点-26℃ 3.R123：的综合性能很好（臭氧消耗潜值ODP值很小、全球变暖潜值GWP值亦较小等），环境压力下沸点27℃ 4.R245FA：