从ORC发电机组利用废热发电的特性角度来看,既然废热称为“废”,那就是如果没有ORC发电机组,这些热量就会被排放掉,而当有了ORC发电机组以后,就是利用越多,获益越多。但是根据研发团队多年从事节能工作的经验,大多数废热往往是不稳定的,流量忽多忽少,温度忽高忽低,而涡轮机、发电机在设计时都有额定设计参数,当废热源出现波动时,根据美国相似产品运行情况,涡轮机、发电机要么工作于低效区域,要么达到误差极限直接停机,这会严重影响ORC发电机组的经济效益,有时甚至会造成设备故障,无法正常运行。ORC低温发电机组操作简单,负荷波动能力强,可在40%~110%范围内稳定运行。南京低温余热发电试验机组
ORC低温余热发电系统优势:1、结构简单,体积小。可采用螺杆膨胀机替代汽轮机,其结构相对传统汽轮机简单得多,额定功率小,其适用作为低焓能源动力利用的动力机,因此对有机工质蒸汽做功更适用。鉴于目前螺杆膨胀机还未普及,那么即使使用汽轮机,因有机工质蒸汽比容、焓降小,故所需汽轮机的尺寸(特别是汽轮机末级叶片的高度减小)、排气管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直径均较小。2、空冷冷却的信价比优势。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汽轮机电厂使用的空冷冷凝器的体积小得多,价格也低得多。南京低温余热发电试验机组ORC低温余热发电可以普遍应用于石油化工、钢铁、电力、地热等工业余热以及可再生能源领域。
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。
ORC低温发电机组应用:热水/蒸汽余热(化工行业)。橡胶制品企业余热类型:如轮胎硫化过程中需蒸汽温度则高达160°C左右,无腐蚀性,其它橡胶制品的硫化温度根据制品性能要求有所差异,一般都在130°C左右。硫化机在工作过程中有大量蒸汽泄漏损失现象,且泄露量可观,回收后的蒸汽仍具有0.1MPa的压力,因此本工艺环节的废热回收利用价值更高些。传统做法这些废蒸汽都未经回收,且硫化车间温度很高。按130°C的蒸汽考虑,单台发电机组所需蒸汽流量约1.5T/h,单台机组发电125kW。ORC低温余热发电不但节能,还有利于环境保护。
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余热发电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。ORC低温余热发电系统的发电量一直是电力企业设备管理人员关注的重点。甘肃水泥余热发电设备
越来越多的可利用余热的企业都意识到了余热发电所带来的效益。南京低温余热发电试验机组
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,例如,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。南京低温余热发电试验机组