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螺桿膨脹機組余熱余能利用技術(shù)
點擊次數(shù):1190 更新時間:2014-09-02

一、 技術(shù)原理

螺桿膨脹機組發(fā)電系統(tǒng)主要是通過螺桿膨脹機回收余熱蒸汽、熱水、熱液及煙氣余熱拖動發(fā)電機發(fā)電的余熱余能利用技術(shù)。按照低熱值熱源是否直接驅(qū)動螺桿膨脹機做功,可以將螺桿膨脹機組發(fā)電系統(tǒng)分為常規(guī)循環(huán)系統(tǒng)與有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)。

1、常規(guī)循環(huán)系統(tǒng)

常規(guī)循環(huán)系統(tǒng)又稱單循環(huán)系統(tǒng),是將含熱流體直接引入螺桿膨脹機機組,由其推動主機膨脹作功,該類型系統(tǒng)較為簡單,適用于高溫高壓流體的能量回收。受膨脹能力限制,直接驅(qū)動螺桿膨脹動力機的熱源應(yīng)用范圍為低于300℃的0.15~3.0MPa的蒸汽或壓力0.8MPa以上、高于170℃的熱水等。

2、有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)

有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)又稱雙循環(huán)系統(tǒng),是將工質(zhì)與含熱流體進行熱交換之后,將氣態(tài)的工質(zhì)引入螺桿膨脹機主機,推動主機膨脹做功。對小于的0.1MPa的蒸汽或壓力0.8MPa以下、高于85℃的熱水可以采用二次循環(huán)有機工質(zhì)螺桿膨脹機系統(tǒng)進行余熱回收。而對200℃以上的煙氣可采用配余熱鍋爐的螺桿膨脹機組進行余熱回收。

在工程應(yīng)用中,有機朗肯循環(huán)螺桿膨脹發(fā)電站系統(tǒng)通過工質(zhì)泵將低壓液態(tài)有機工質(zhì)增壓,利用蒸發(fā)器吸收工質(zhì)熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏赫魵猓邷馗邏赫魵庠偻苿勇輻U膨脹機做功,產(chǎn)生能量輸出,膨脹機出口的低壓蒸氣進入冷凝器,向低溫?zé)嵩捶艧岵⒗淠秊橐簯B(tài),如此往復(fù)循環(huán)。

二、技術(shù)特點

螺桿膨脹機作為螺桿膨脹機組發(fā)電系統(tǒng)的主要設(shè)備,主要零部件較少,運行維護費用很低,運行時無需盤車、暖機,且不會飛車,可以直接沖轉(zhuǎn)啟動,操作簡單,可實現(xiàn)無人職守,很適合工礦企業(yè)使用。不僅如此,螺桿膨脹機還適用于高鹽份的強堿流體,機體本身能除垢自潔,因而對余熱流體品質(zhì)要求不高,進一步擴大了應(yīng)用范圍。

相比于汽輪機只能適用于蒸汽流量和參數(shù)相對穩(wěn)定的過熱蒸汽、干凈蒸汽等熱源,螺桿膨脹機組發(fā)電系統(tǒng)適用于過熱蒸汽、飽和蒸汽、汽液兩相混合物、煙氣、含污熱水、熱液體等不同種類的工業(yè)余熱,當(dāng)余熱熱源參數(shù)(壓力、流量等)變化明顯時,機組效率仍能保持相對穩(wěn)定。實際應(yīng)用中,螺桿膨脹機組發(fā)電系統(tǒng)一般用于300℃以下的熱源,余熱規(guī)模較小的場合。當(dāng)熱源溫度在200℃左右時,其熱功轉(zhuǎn)化效率(系統(tǒng)對外輸出機械能與低溫?zé)嵩此瑹崮艿谋壤?可達15%左右,如果品質(zhì)更低一點,熱功轉(zhuǎn)化效率可達8%~13%.

目前,螺桿膨脹機發(fā)電系統(tǒng)憑借不挑食、不復(fù)雜、占地少、施工量小、性價比高等技術(shù)優(yōu)勢,獲得了一定的市場空間,大量應(yīng)用于石油、化工、冶金、鋼鐵、水泥、造紙、印染等領(lǐng)域。雖然利用螺桿膨脹機組回收余熱發(fā)電擁有廣闊的市場空間,但實際發(fā)展情況并不樂觀。究其原因主要是受膨脹能力限制,單機功率一般不高,用戶無法綜合衡量節(jié)能效果。此外,行業(yè)準入技術(shù)門檻不高,行業(yè)企業(yè)競爭激烈,沒有統(tǒng)一發(fā)展規(guī)劃和標準等因素也對其發(fā)展造成了一定影響。

為實現(xiàn)國家節(jié)能減排的長遠規(guī)劃,螺桿膨脹機余熱余能利用技術(shù)通過找準市場定位,建立規(guī)范的行業(yè)秩序,制定統(tǒng)一的標準等措施,能夠成為繼微型燃氣發(fā)電系統(tǒng)、往復(fù)式內(nèi)燃機發(fā)電系統(tǒng)之后的又一種重要的余熱余能利用方式。

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