ORC低溫發電機組典型應用:熱水余熱(化工行業)。化工類用戶項目某區1.0MPa及以上蒸汽冷凝液經閃蒸后,與0.5MPa蒸汽冷凝液混合;進入緩沖罐與回流冷液混合為132℃、0.2MPaG,正常流量為436t/h,經泵加壓至0.7MPaG壓力后送。132℃冷凝液部分送往余熱制冷裝置制備-20℃的冷凍液,降溫后的約110℃蒸汽冷凝液以及剩余的132℃蒸汽冷凝液,均送往余熱發電裝置回收余熱發電,降至約80℃送至空冷器,降至45℃送至脫鹽水站進行處理。將110℃蒸汽冷凝液中低品位余熱,通過ORC發電機組轉換成高品位的電能。化工類如氯堿、化肥等企業余熱資源非常普遍。如在氯堿企業生產過程中,較大的熱源點是氯化氫的合成及氯乙烯合成,反應熱全部采用循環水降溫吸收,產生溫度為95℃以上的熱水。傳統上吸收完熱量后的熱水采用涼水塔降溫或空氣降溫保持熱量平衡,因此造成了熱能的浪費。ORC應用:按95℃的熱水考慮,單臺發電機組所需水流量≈160T/h。單臺機組裝機發電量280kW。ORC低溫余熱發電機組裝機功率230kW,額定功率210kW,凈發電功率170~180 kW。江蘇余熱發電公司
余熱的回收利用途徑很多。一般說來,綜合利用余熱更好;其次是直接利用;第三是間接利用(產生蒸汽用來發電)。如鋼鐵工業:鋼鐵廠中的焦爐。目前我國大中型鋼鐵企業具有各種不同規格的大小焦爐50多座。根據調查,各行業的余熱總資源約占其燃料消耗總量的17%~67%,可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60%。煉鋼廠中的轉爐煙氣發電,發電系統,可配置發電量為3000Kw的電站80座。煉鋼廠中的電熔爐,現如今全國有20多座,其中65噸級可發電量在5000Kw/座以上。余熱發電汽輪機生產現階段,我國ORC低溫余熱發電行業已經取得了長足進步。
余熱發電設備的優化與管理:(1)定期對水質檢測儀表、在線檢測儀表進行校驗,保證水質儀表能正常工作,同時還要對儀表的使用狀況以及設置參數進行檢查,定期檢查現場巡檢人員的巡檢質量,特別要注意檢查現場鍋爐連排量、試樣水溫控制以及加藥泵運行等狀況,及時調節和處理各項異常情況。(2)建立健全水質指標控制標準和藥品管理辦法,明確水質控制目標和相關責任人的工作職責,加強對凝結水、爐水、補充水等水質的檢測、控制和管理工作,控制好加藥品量及配比,每天進行取樣、化驗比對,及時清理進水口的雜物以及鍋爐、冷凝器的結垢,確保鍋爐安全運行,提高凝汽器真空度,提高水資源利用率,降低生產成本。
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。ORC低溫余熱發電是通過回收鋼鐵、石化等生產過程中排放的中低溫廢煙氣、蒸汽等所含的低品位熱量來發電。
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。ORC低溫余熱發電機組全自動化運行,一鍵起停,無人值守。廣西純低溫余熱發電
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。江蘇余熱發電公司
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。江蘇余熱發電公司
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