ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的根本區(qū)別在于采用有機(jī)工質(zhì),所以工質(zhì)特性將主導(dǎo)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及效率。國內(nèi)外都對有機(jī)工質(zhì)對于ORC系統(tǒng)的影響有研究,相比而言國內(nèi)只是起步階段。對于如何更好地利用低于300、甚至更低溫度的余熱,據(jù)各類研究表明:在低溫情況下,有機(jī)朗肯循環(huán)的效率明顯比水作為工質(zhì)的朗肯循環(huán)效率高得多,其主要原因是ORC在顯熱回收方面有較高的效率,由于循環(huán)中顯熱/潛熱不相等,而ORC技術(shù)中此比例大,因此采用ORC技術(shù)可回收較多的熱量。ORC低溫發(fā)電機(jī)組采用環(huán)保工質(zhì)R245fa,透平和發(fā)電機(jī)一體化設(shè)計(jì),無泄漏。烏魯木齊化工余熱發(fā)電
ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力性能分析:由于受到蒸發(fā)器窄點(diǎn)溫差的約束,各工質(zhì)對應(yīng)系統(tǒng)的蒸發(fā)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(tǒng)蒸發(fā)溫度高于其他工質(zhì),R245fa、R600對應(yīng)系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度相對較高,R123與濕工質(zhì)R161、R152a對應(yīng)系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度相對較低且較為接近。工質(zhì)流量隨排煙溫度的升高而減小,這是因?yàn)楫?dāng)蒸發(fā)器入口熱源溫度不變時(shí),根據(jù)熱平衡方程,系統(tǒng)總吸熱量隨著排煙溫度的升高而減小,滿足此時(shí)熱負(fù)荷所需的工質(zhì)流量下降。在相同排煙溫度下,工質(zhì)間的物性差異導(dǎo)致各工質(zhì)對應(yīng)系統(tǒng)的工質(zhì)流量存在差異,所有系統(tǒng)中烷烴類干工質(zhì)R600a、R600與濕工質(zhì)的流量明顯小于其他干工質(zhì),變化幅度也相對較小,R236ea對應(yīng)系統(tǒng)的流量較大且隨排煙溫度的變化幅度較大。河南磚廠余熱發(fā)電ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)很大程度的拓寬了可以回收發(fā)電的余熱資源的利用范圍。
低溫余熱ORC發(fā)電機(jī)組特點(diǎn):1.機(jī)組變工況自動調(diào)節(jié),能適應(yīng)熱源溫度、壓力和流量的變化,熱源波動變化時(shí)設(shè)備可以自行調(diào)節(jié)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài);2.機(jī)組電力自動并網(wǎng),得益于PLC自動控制,發(fā)電機(jī)可以自動追蹤電網(wǎng)參數(shù)并同步;發(fā)電裝置智能監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài),穩(wěn)定變載發(fā)電,對網(wǎng)無沖擊;發(fā)出的電既可以并入電網(wǎng)也可以直接帶負(fù)載;3.設(shè)備實(shí)現(xiàn)全自動化,無人值守;設(shè)備操作方便,一鍵式啟動和停止;系統(tǒng)啟停迅速,無需預(yù)熱,盤車等操作,啟停時(shí)間均小于10分鐘。4.發(fā)電機(jī)組能確保長期穩(wěn)定運(yùn)行,安全可靠。擁有泄壓系統(tǒng)、超溫報(bào)警系統(tǒng)及先進(jìn)的自控系統(tǒng);設(shè)備自帶壓力溫度報(bào)警及故障分析功能。
ORC余熱發(fā)電具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)效率高,系統(tǒng)構(gòu)成簡單,不需要設(shè)置除氧、除鹽、排污及疏放水設(shè)施;凝結(jié)器里一般處于略高于環(huán)境大氣壓力的正壓,不需設(shè)置真空維持系統(tǒng)。(2)透平進(jìn)排氣壓力高,所需通流面積較小,透平尺寸小。(3)使用干流體時(shí),余熱鍋爐中不必設(shè)置過熱段,工質(zhì)蒸汽直接以飽和氣體進(jìn)透平膨脹做功。(4)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,無人值守,需要極少的運(yùn)行、維修人員,運(yùn)行成本很低。(5)單機(jī)容量可從幾千瓦到數(shù)千千瓦。(6)系統(tǒng)部件、設(shè)備可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模塊化生產(chǎn),能縮短安裝周期,降低其制造成本。適用于溫度高于70℃以上的低溫余熱源。ORC低溫余熱發(fā)電機(jī)組冷凝器采用在線自動除垢與強(qiáng)化傳熱裝置,終生免清洗。
ORC余熱發(fā)電技術(shù)始于20世紀(jì)50年代,適用于80度~300度熱源的低品位余熱發(fā)電領(lǐng)域。ORC是以低沸點(diǎn)有機(jī)物為工質(zhì)的朗肯循環(huán),主要由蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、冷凝器和工質(zhì)泵四部分組成。有機(jī)工質(zhì)在換熱器中從余熱流中吸收熱量后汽化,生成具有一定壓力和溫度的蒸汽,蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功,帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電或拖動其它動力機(jī)械做功。從膨脹機(jī)排出的低蒸汽在冷凝器中向冷卻水放熱,凝結(jié)成液態(tài),之后借助工質(zhì)泵重新回到蒸發(fā)器,構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)。ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)部件、設(shè)備可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模塊化生產(chǎn),能縮短安裝周期,降低其制造成本。南京高爐余熱發(fā)電
低溫余熱發(fā)電中多采用有機(jī)工質(zhì)作為循環(huán)工質(zhì)。烏魯木齊化工余熱發(fā)電
ORC余熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身的優(yōu)勢:可采用螺桿膨脹機(jī)替代汽輪機(jī),其結(jié)構(gòu)相對傳統(tǒng)汽輪機(jī)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(jī),因此對有機(jī)工質(zhì)蒸汽做功更適用。鑒于目前螺桿膨脹機(jī)還未普及,那么即使使用汽輪機(jī),因有機(jī)工質(zhì)蒸汽比容、焓降小,故所需汽輪機(jī)的尺寸(特別是汽輪機(jī)末級葉片的高度減?。?、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(jī)工質(zhì)的聲速低,在低葉片速度時(shí),能獲得有利的空氣動力配合,在50Hz時(shí)能產(chǎn)生較高的汽輪機(jī)效率,不需要裝齒輪箱。由于轉(zhuǎn)速低,因此噪聲也小。烏魯木齊化工余熱發(fā)電
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