*歐陽光明*歐陽光明*創(chuàng)編2023.03.07*歐陽光明*歐陽光明*創(chuàng)編2023.03.07ORC低溫發(fā)電機組的應用需求分析歐陽光明〔2023.03.07〕北京華航盛世能源技術202303月名目34457一、行業(yè)技術需求ORC低溫發(fā)電技術可應用的行業(yè)及資源〔100度以上的120160度以上煙氣〕包括，但不僅限于以下行業(yè)：石化煉油裝置〔過程廢熱〕分餾裝置〔過程廢熱〕工藝冷卻分散水化工加熱爐、蒸汽鍋爐排煙氣等化工過程廢熱〔合成氨、干餾等〕MTO裝置電力：鍋爐排煙氣、乏汽等造紙：烘缸、蒸鍋廢氣，黑液等紡織：蒸汽凝水自然氣：LNG壓縮機排氣熱回收冶金放散蒸汽耗能設備余熱〔空壓機等〕二、熱源形式及參數(shù)要求：熱源形式oC流量范圍m3/h發(fā)電量范圍kW100176~215184~225110109~155184~263凈〕12558~83.5184~263120420230~510000184~225氣體〔干凈〕140180000~250000184~263160110000~160000184~263160340000~480000184~263煙氣200110000~160000184~26324070000~100000-184~263熱水/熱水/分散水〔潔表中為各熱源形式下的流量及發(fā)電量區(qū)間，僅僅排列了三個溫度，由于熱水在100度-250度，煙氣可以更高溫度，只不過加汽水換熱器即可，因此參數(shù)不能全部排列完全，從發(fā)電經(jīng)濟性方面考慮，在不同熱源下，低于最小流量，不建議承受發(fā)電，因此，只要有一樣品嘗的廢熱就可以進展發(fā)電，不僅限于以上行業(yè)及裝置。三、經(jīng)濟性分析針對“”期間節(jié)能減排的巨大壓力，國家在制定節(jié)能減排目標的同時，加大了對其嘉獎和扶持的力度。2023年，北京市節(jié)600元/240元/360元/噸標煤。ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟性分析工程數(shù)值單位運行小時數(shù)8000小時/年凈發(fā)電功率242kW電價0.68元/kWh年發(fā)電收益131.6萬元節(jié)約標準煤697噸/年削減CO2排放量1714噸/年國家及地方政府節(jié)能嘉獎*41.8萬元碳交易收入**2.7萬元/年初投資〔暫估〕400萬元每年總收益134.3萬元回報期2.67年*600元/噸標煤計算。**16元/CO計算。2四、機組運行原理華航盛世公司和廣州北航興產(chǎn)業(yè)技術爭論院共建了能源余熱發(fā)電工程應用中心，爭論并改進了航空渦輪膨脹技術，研發(fā)出具有自主學問產(chǎn)權的ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)，制造出國內(nèi)首臺向心ORC低溫發(fā)電機組。ORC發(fā)電系統(tǒng)示意圖華航盛世向心式ORC低溫發(fā)電系統(tǒng)原理如圖4所示。該系統(tǒng)包括三個回路：熱水回路〔紅色管道〕、有機工質(zhì)回路〔綠色管道〕、冷卻水回路〔藍色管道〕。熱源水在圖示紅色管道內(nèi)流淌，進入機組的蒸發(fā)器，將熱量傳遞給機組內(nèi)的工質(zhì)，熱源水溫度降低并離開蒸發(fā)器，送入后續(xù)工藝。工質(zhì)在圖示綠色管道內(nèi)封閉循環(huán)流淌。液態(tài)工質(zhì)進入蒸發(fā)器，吸取熱源的熱量，成為飽和或過熱蒸汽，進入渦輪機，熱能轉(zhuǎn)化為機械能，帶動發(fā)電機向外輸出電力。過熱工質(zhì)蒸汽隨后進入冷凝器，被冷卻水冷卻成為液體，進入工質(zhì)泵。工質(zhì)泵驅(qū)開工質(zhì)循環(huán)流淌。冷卻水在圖示藍色管道內(nèi)流淌。冷卻水在水泵驅(qū)動下，進入機組的冷凝器，對工質(zhì)流體進展冷卻。冷卻水溫度上升并離開冷凝器，送入冷卻塔將熱量散至大氣環(huán)境。華航盛世向心式ORC發(fā)電系統(tǒng)解決了國內(nèi)中低溫余熱無法發(fā)電的技術難題，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益，填補了我國大型低溫余熱發(fā)電設備的空白。該系統(tǒng)的功能具有以下特點：零燃料本錢─驅(qū)動源來自地熱或工業(yè)余熱；零排放─封閉式循環(huán)系統(tǒng)；系統(tǒng)承受軟并網(wǎng)技術，并網(wǎng)平穩(wěn)，無擾動，安全牢靠；優(yōu)秀牢靠的智能掌握系統(tǒng)，保證機組安全牢靠運行，完善的本地監(jiān)控系統(tǒng)和集中監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)便捷的本地和遠程操控；可不連續(xù)供電─基荷運行；模塊化系統(tǒng)，設備占地小，便于運輸和安裝。華航盛世向心式ORC發(fā)電系統(tǒng)的核心技術居世界先進水平。與同類產(chǎn)品相比，具有如下技術及性能優(yōu)勢：承受航空技術的高效向心式透平，能量轉(zhuǎn)換力量強〔等熵效率>85%〕，牢靠性高；針對R245fa工質(zhì)特性特地設計的透平機；余熱回收熱效率高，機組單位熱水發(fā)電量高；自主學問產(chǎn)權的ORC半封閉異步發(fā)電機，解決了泄漏難題；獨特的油路系統(tǒng)設計，減小系統(tǒng)內(nèi)部功耗；6～8%；系統(tǒng)易磨損部件承受航空材料，機組壽命長，設計年限達20年；五、應用案例分析案例一以某石化廠的某裝置為例，該系統(tǒng)共有5股不同溫度等級的余熱資源〔液態(tài)水〕，總余熱量為28.02×105kCal/h，如下表所示。某石化廠余熱資源來源溫度〔oC〕熱負荷〔kCal/h〕二甲苯塔底油2151.89二甲苯產(chǎn)品2053.26蒸發(fā)塔頂1477.39重整油塔頂1049.89苯塔頂985.59目前該廠對這5股余熱資源進展集中冷卻處理，降溫至80 C左右，送入后續(xù)工藝循環(huán)使用。冷卻設備為空冷器。經(jīng)分析，該廠余熱資源的品質(zhì)格外適合用于 ORC發(fā)電。此外，假設現(xiàn)場有用冷和供暖需求，還可以將發(fā)完電后的熱水用溴化鋰吸取式制冷機組制備5～10 C的冷凍水，冬季還可同時用于供暖，形成冷熱電梯級利用的綜合解決方案，如下圖。石化廠熱水余熱綜合利用解決方案該解決方案具有如下特點：余熱梯級利用，能源利用率可達 98%：高品位熱用于發(fā)電，中品位熱用于制冷，低品位熱用于供暖/工藝預熱；系統(tǒng)掌握較敏捷，發(fā)電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)之間熱負荷可調(diào)整；各系統(tǒng)可依據(jù)資源狀況以及用戶狀況敏捷搭配；可降低冷卻能耗。案例二某液化自然氣廠生產(chǎn)工藝中，自然氣經(jīng)過大型壓縮機加壓后，溫度上升，再通過冷卻系統(tǒng)進展降溫。該局部廢熱