在钢铁、化工、有色冶金、水泥等众多工业领域的生产过程中会产生大量的余热资源,包括热水、热气、辐射显热等。目前高压或高温的余热已经获得较为充分的利用。而大量的低温余热资源(250℃以下,低压或常压),由于缺乏有效的技术手段而没有得到充分利用,或只能产生低品位的回收。传统余热发电技术的工作参数大多为高参数、大容量,无法利用这部分较为分散但总量巨大的低温余热能源。ORC(有机工质朗肯循环)低温余热发电系统能够实现余热回收和发电的较低余热资源温度可低到80℃,这是常规发电技术不能做到的(常规发电通常要求热源温度在300~350℃以上),从而较大地拓宽了可以回收发电的余热资源的利用范围,为钢铁、化工、有色冶金、水泥等行业的低温余热资源回收提供了有效的技术手段和设备。ORC低温余热发电机组因为采用磁浮轴承技术,电机内部没有任何的油脂,故工质做功效率会保持在较佳状态。螺杆余热发电供货费用
ORC低温余热发电系统特点:(1)在缺水地区,优先使用空气冷却的冷凝器。ORC电厂使用的空冷冷凝器要比水蒸气电厂使用的空冷冷凝器的体积小得多,价格也低得多。(2)与水蒸气相比,由于有机工质的声速低,在低叶片速度时,能获得有利的空气动力配合,在50Hz时能产生较高的汽轮机效率,不需要装齿轮箱。(3)有机工质冷凝压力高,整个系统在接近和稍高于大气压力的情况下工作,使得有机工质的漏失现象大为降低。(4)有机工质凝固点很低(低于-73℃),这就允许它在较低温度下仍能释放出能量。这样做,在寒冷天气可增加出力,冷凝器也不需要增加防冻设施。水泥厂的余热发电制造商ORC低温余热发电中多采用有机工质作为循环工质。
ORC低温发电机组典型应用:一、烟气余热(钢铁行业)。烧结工序的能耗约占冶金总能耗的10~12%,而其排放的余热约占总能耗热能的49%。在烧结矿生产过程中,特别是烧结矿由鼓风式环冷机冷却过程中会排出大量温度为250~380廉的低温烟气,其热能量大约为烧结矿热耗量的30%左右。可以充分利用环冷机二段和三段的余热,实现节能增效。二、内燃机余热。利用现有内燃机的缸套水及高温烟气余热,制取热水或蒸汽,供给余热发电机组使用,1台1.5MW内燃机余热可以装机1台125kW机组。
ORC低温余热发电系统经济性分析:由于工质物性不同,各工质对应系统的蒸发压力具有明显差异,湿工质的蒸发压力相对较高,其中R161的蒸发压力明显高于其他工质,R123对应系统的蒸发压力较低。结合投资成本随排烟温度的相关信息可知,随着排烟温度的升高,系统设备成本先增加后减小。在该热源条件下,采用R600a与R236ea的系统投资成本始终较高,R245fa与R600次之,采用R123的系统投资成本相对较低,湿工质R161、R152a对应系统的投资成本始终较为接近且明显低于干工质对应系统。结合LEC随排烟温度的相关信息可知,随着排烟温度的升高,各系统的LEC逐渐下降,降幅趋于平缓,且各工质对应系统均存在对应的排烟温度工况使得LEC达到较小值。ORC低温余热发电系统非常适用于低温的范围广。
ORC发电机组是整个发电系统的关键,ORC余热发电机组主要有以下特点:(1)变工况适应能力强,能适应热源温度、压力和流量的变化(能在30%-110%设计工况下稳定运行),即使热源波动变化时设备可以自行调节到稳定运行状态;(2)采用PLC自动控制,发电机可以自动追踪电网参数,并自动并网;发电装置智能监测电网状态,稳定变载发电,对电网无冲击;发出的电既可以并入电网也可以直接带负载;(3)设备实现全自动化,无人值守;设备操作方便,一键式启动和停止;系统启停迅速,无需预热,盘车等操作,启停时间均小于10分钟;(4)发电机组能确保长期稳定运行,安全又可靠。拥有泄压系统、超温报警系统及先进的自控系统;设备自带压力温度报警及故障分析功能。ORC是以低沸点有机物为工质的朗肯循环。余热发电机价位
ORC低温余热发电具有热源利用率高、成本较低、节能环保等优点。螺杆余热发电供货费用
ORC低温余热发电系统优势:1、结构简单,体积小。可采用螺杆膨胀机替代汽轮机,其结构相对传统汽轮机简单得多,额定功率小,其适用作为低焓能源动力利用的动力机,因此对有机工质蒸汽做功更适用。鉴于目前螺杆膨胀机还未普及,那么即使使用汽轮机,因有机工质蒸汽比容、焓降小,故所需汽轮机的尺寸、排气管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直径均较小。2、空冷冷却的信价比优势。在缺水地区,优先使用空气冷却的冷凝器。ORC电厂使用的空冷冷凝器要比汽轮机电厂使用的空冷冷凝器的体积小得多,价格也低得多。螺杆余热发电供货费用