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4.4 螺杆膨胀机发电技术
螺杆膨胀动力机技术作为低品位发电减排技术,螺杆膨胀机是一种容积式发动机,能够利用过热蒸汽、饱和蒸汽、热水、热液和其他热源等,可以使用70℃以上的热水和130℃(也有资料介绍在180~20 0℃)以上的不含硫烟气作为热源,也可以使用低压蒸汽。由于结构特点,螺杆膨胀机的单机功率有限,多在1000kW以下,适合于余热资源较少的场合。
这项技术仍然在不断完善,主要是自用电较大,发电效率较低,使得发电利用的经济性受到一定的影响。国内有江西华电、杭州开山股份等公司有相关产品。
4.5 有机朗肯循环发电及其它低温发电技术
对于工业中大量存在的200 ℃,甚至300℃以下的低品位余热,难以使用常规的蒸汽/饱和蒸汽/热水作为工质进行发电利用。这时候,可以考虑采用有机工质循环方案。
有机朗肯循环(ORC) 不是用水作工质,而是使用低沸点的有机物为工质来吸收废气余热,汽化,进入汽轮机膨胀做功,带动发电机发电,系统简单紧凑。目前采用的工质有机工质有正丁烷、氯乙烷等低温沸点有机物,也有的采用有机工质的混合物。此项技术国外研究较多,美国、德国、日本等都有专业从事ORC 技术研发利用的企业。我国目前这项技术正处于发展之中,目前杭州汽轮机公司、清华大学和其他一些单位正在做研究工作。其他低温发电技术,包括Kalina循环发电等,使用的工质是氨水混合物。理论上Kali n a循环发电比ORC的发电效率高出15%,但是实际运行中并没有很明显的优势。
5、低温余热回收利用的原则
从尽可能充分利用低品位余热资源的角度出发,建议低温余热资源利用遵循以下原则:
(1)首先应该尽可能优化生产工艺,合理组织换热流程,降低工艺用能,在生产工艺中尽可能地减少低温余热的产生。
(2)低温余热资源的利用要综合考虑厂区内和周边地区的工业、民用等用热(冷、电)需求,不能孤立地考虑,利用的时候应按照用户距离“先近后远”及利用周期“优先长周期”的原则,做好利用规划。
(3)低温余热资源的利用应根据余热的品质、数量和用户需求,按照能级匹配的方式实现梯级利用,尽可能减少传热温差。
(4)在低温余热资源的利用方式,按照“直接热利用—制冷制热—热功转换”的顺序,合理安排利用方式。
(5)具体设计利用方案时,还要考虑是否传热元件的耐腐蚀性和利用技术成熟度,做好经济效益分析和对比。
6、结论和建议
在设计低品位余热资源利用方案时,应该首先调查厂区内及周边地区的用热(冷)需求,按照前述的原则,综合制定利用方案,再选择经济上可行、技术上合理的利用方案加以实施。
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