采用ORC余热发电技术的具有适应性灵活的优点,当余热工质的条件恶劣,不适合做有机工质的直接换热时,可采用水循环做中间换热循环。由于某项目的烟气含尘量高达500~1000mg/Nm3,工艺环节位于脱硫前,SO2含量高达1000~3000mg/Nm3,因此烟气换热器腐蚀和磨损较为严重,且换热器允许布置空间较小。为了运行安全可靠,选择换热设备尺寸较小的水冷却双循环ORC余热发电系统,换热设备材质采用双相钢2205,循环水温度选择80度~110度区间,保证双相钢在酸露下的耐腐蚀寿命。采用烟气-水换热器,以热水为介質,提取烟气中余热,再供ORC系统发电。余热发电是利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术。北京低温余热发电系统
ORC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余热发电技术普遍适用于工厂余热、太阳能、生物质能、地热能等能源的回收利用,其所具有的独特优势以及广阔的市场应用前景,ORC余热发电技术己经成为节能研究领域的热点课题之一。同时,ORC发电技术由于其工艺流程简单,除了简单的孤网系统研究,研究者将其与其余工艺过程进行藕合,通过与ORC进行联合发电,不但能够回收和利用低品位余热,还能充分利用原工艺流程中的中间高温流体,减少工艺流程中的冷换设备,实现不错的能源回收效率,从而降低处理成本,达到节能的目的。长春节能余热发电ORC低温余热发电是一项变废为宝的高效节能技术。
余热发电设备的优化与管理:(1)加强操作人员、工艺人员和技术人员的协调沟通,优化工艺操作,可采取“滑参数启动”的操作方式,尽量缩短机组暖管、暖机时间,提高系统的运转率和发电量,保持锅炉设备的稳定运行,如当锅炉温度过低时,可采取小开度开旁路挡板的方法提高锅炉废气入口风温,从而提高锅炉蒸发量。(2)定期组织设备管理人员、操作人员、技术人员以及现场巡检人员召开专题技术例会,深入研讨系统运行过程中产生的问题,协调锅炉产气量、锅炉废气温度、锅炉进风量之间的关系,制定并落实有效的解决方案,确保发电系统长期处于稳定运行状态,提高发电效率。
ORC低温余热发电系统热力性能分析:由于受到蒸发器窄点温差的约束,各工质对应系统的蒸发温度随着排烟温度的升高而增大。在相同排烟温度条件下,采用R600a、R236ea的系统蒸发温度高于其他工质,R245fa、R600对应系统的蒸发温度相对较高,R123与湿工质R161、R152a对应系统的蒸发温度相对较低且较为接近。工质流量随排烟温度的升高而减小,这是因为当蒸发器入口热源温度不变时,根据热平衡方程,系统总吸热量随着排烟温度的升高而减小,满足此时热负荷所需的工质流量下降。在相同排烟温度下,工质间的物性差异导致各工质对应系统的工质流量存在差异,所有系统中烷烃类干工质R600a、R600与湿工质的流量明显小于其他干工质,变化幅度也相对较小,R236ea对应系统的流量较大且随排烟温度的变化幅度较大。ORC低温余热发电系统为钢铁、化工、水泥等行业的低温余热资源回收提供了有效的技术手段和设备。
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。ORC低温余热发电系统非常适用于低温的范围广。北京低温余热发电系统
ORC余热发电使用干流体时,余热锅炉中不必设置过热段,工质蒸汽直接以饱和气体进透平膨胀做功。北京低温余热发电系统
ORC低温余热发电系统特点:(1)在缺水地区,优先使用空气冷却的冷凝器。ORC电厂使用的空冷冷凝器要比水蒸气电厂使用的空冷冷凝器的体积小得多,价格也低得多。(2)与水蒸气相比,由于有机工质的声速低,在低叶片速度时,能获得有利的空气动力配合,在50Hz时能产生较高的汽轮机效率,不需要装齿轮箱。(3)有机工质冷凝压力高,整个系统在接近和稍高于大气压力的情况下工作,使得有机工质的漏失现象大为降低。(4)有机工质凝固点很低(低于-73℃),这就允许它在较低温度下仍能释放出能量。这样做,在寒冷天气可增加出力,冷凝器也不需要增加防冻设施。北京低温余热发电系统
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