ORC低温余热发电系统正常工作时,余热介质首先通过蒸发器将有机工质加热成高温高压的饱和蒸汽或过热蒸汽,然后高压的蒸汽进入膨胀机膨胀并且驱动膨胀机做功带动发电机发电,膨胀后的蒸汽进入冷凝器冷却降温至液态,之后工质泵将液态有机工质送回蒸发器进行再次加热。ORC采用各工质系统的热耗率均随排烟温度的升高而减小,这是因为随着排烟温度的升高,系统蒸发温度逐渐增大,当冷凝温度不变时系统平均吸热温度增加,热效率提高,热耗率下降。由于热耗率可看作是热效率倒数的函数,可发现采用各工质系统的热耗率排序与净功率的排序相反。工业余热发电通常工况不稳定,要根据各个热源进行个性化的设计,不容易实现标准化、批量化生产。水泥厂余热发电机组采购
ORC低温余热发电系统组成:(1)蒸发器。蒸发器在循环系统中的作用是能量传递,是整个有机朗肯循环系统热量传递的较关键设备,它的传热效率直接影响到整个系统的发电效率。因此在有机朗肯循环运行过程中,蒸发器造成的不可逆性损失是所有部件中占比较大的部件。(2)膨胀机。膨胀机的作用是压缩经过蒸发器蒸发的高温高压气体,使热能转变为机械能从而膨胀带动发电机做功。因此,膨胀机同样是ORC余热发电系统中关键部件之一,较为直接的影响着整个系统的效率。膨胀机分为速度型和容积型两种。(3)冷凝器。与蒸发器的工作原理刚好相反,主要是将从膨胀机排出的气体冷凝为过冷液体,内部结构包括过热区、两相区和过冷区。冷凝器和蒸发器同样是有机朗肯循环系统中的关键换热部件。(4)工质泵。工质泵的作用是使有机工质在细长的管道内流动的同时达到一个设置的流速从而来提高自身的压力。工质泵很容易被气体或是液体腐蚀从而导致了系统效率降低。西藏磁悬浮余热发电ORC低温余热发电机组全自动化运行,一键起停,无人值守。
ORC低温发电机组典型应用:热水余热(化工行业)。化工类用户项目某区1.0MPa及以上蒸汽冷凝液经闪蒸后,与0.5MPa蒸汽冷凝液混合;进入缓冲罐与回流冷液混合为132℃、0.2MPaG,正常流量为436t/h,经泵加压至0.7MPaG压力后送。132℃冷凝液部分送往余热制冷装置制备-20℃的冷冻液,降温后的约110℃蒸汽冷凝液以及剩余的132℃蒸汽冷凝液,均送往余热发电装置回收余热发电,降至约80℃送至空冷器,降至45℃送至脱盐水站进行处理。将110℃蒸汽冷凝液中低品位余热,通过ORC发电机组转换成高品位的电能。化工类如氯碱、化肥等企业余热资源非常普遍。如在氯碱企业生产过程中,较大的热源点是氯化氢的合成及氯乙烯合成,反应热全部采用循环水降温吸收,产生温度为95℃以上的热水。传统上吸收完热量后的热水采用凉水塔降温或空气降温保持热量平衡,因此造成了热能的浪费。ORC应用:按95℃的热水考虑,单台发电机组所需水流量≈160T/h。单台机组装机发电量280kW。
国家在大型环保及资源综合利用设备、余能回收利用领域突破重大关键节能技术、重点节能低碳技术推广、节能与能效提升技术创新、工业余能深度回收利用及提高工业余能回收利用效率、提升节能技术装备供给水平、有序推进地热发电等方面逐步重视,不断出台政策予以支持。ORC低温余热发电技术国际上已成熟应用于可再生能源如地热发电、太阳能光热发电和生物质发电等,以及各种工业余热回收发电应用中。目前除可再生能源领域,ORC低温余热发电技术还普遍用于石化、钢铁、水泥、建材、玻璃、陶瓷、化肥、化工等高能耗行业的余热回收发电。ORC低温余热发电系统主要由蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵四个主要设备构成。
ORC有机朗肯循环余热发电:ORC有机工质朗肯循环,即在传统朗肯循环中采用有机工质代替水产生蒸汽,推动膨胀机做功。低压液态有机工质具有更低的冷凝温度,如正丁烷、异丁烷、R245fa、R142b等,在较低温度下即可产生较高压力的蒸汽。余热温度在80~250℃,余热形态包括烟气、蒸汽和热水等。液态有机工质经有机工质泵增压后进入蒸发器吸收热量转变为高温高压蒸气;高温高压的有机工质蒸气再推动涡轮机做功,产生电能输出,有机工质蒸汽同时减压;涡轮机出口的低压蒸气进入冷凝器,向低温热源放热并冷凝为液态,完成一次循环。蒸发器可采用低温余热直接蒸发,或采用由其生成的中间热水进行有机工质的蒸发。ORC低温余热发电机组整体采用撬装集装厢式,长×宽×高=7.5m×2.5m×2.8m。西藏磁悬浮余热发电
ORC低温余热发电系统的本身是使用导热油作为中间换热工质。水泥厂余热发电机组采购
ORC余热发电系统与传统低温余热发电系统的根本区别在于采用有机工质,所以工质特性将主导整个发电系统的结构及效率。国内外都对有机工质对于ORC系统的影响有研究,相比而言国内只是起步阶段。对于如何更好地利用低于300、甚至更低温度的余热,据各类研究表明:在低温情况下,有机朗肯循环的效率明显比水作为工质的朗肯循环效率高得多,其主要原因是ORC在显热回收方面有较高的效率,因为循环中显热/潜热不相等,而ORC技术中此比例大,因此采用ORC技术可回收较多的热量。水泥厂余热发电机组采购