低溫發(fā)電技術(shù)簡介

低溫發(fā)電技術(shù)簡介山西易通環(huán)能科技集團(tuán)2014.2.28一、山西易通環(huán)能科技集團(tuán)狀況簡介山西易通環(huán)能科技集團(tuán)系從事工業(yè)余熱及地源熱綜合利用節(jié)能環(huán)長期為高耗能企業(yè)供給相應(yīng)的節(jié)能減排方案并供給相應(yīng)的節(jié)能設(shè)備的生產(chǎn)和節(jié)礦系列產(chǎn)品等。題成果受讓和連續(xù)研發(fā)示范單位；20131016日，我國首臺雙循環(huán)全流發(fā)家科技部多年立項連續(xù)支持并取得了科研成果的“973”科技工程，天津大學(xué)與易通集團(tuán)合作開發(fā)出具有完全自主學(xué)問產(chǎn)權(quán)的天易系列化低溫雙循環(huán)全流發(fā)電機(jī)組。二、低溫發(fā)電技術(shù)應(yīng)用背景70%排放造成能源利用的極大鋪張，也是造成溫室效應(yīng)的主要因素。巨大的。如鋼鐵冶金行業(yè)、熱電行業(yè)、煤炭行業(yè)、石油煉化行業(yè)、化工行業(yè)、建材加工行業(yè)、食品加工行業(yè)等〔1〕都有工藝循環(huán)冷卻水、煙氣、乏蒸汽等低品嘗能源排放。我國單位產(chǎn)值能耗比世界平均水平高2.4倍，能源利用效率比10個百分點，回收工業(yè)余熱可削減工業(yè)能源消耗和溫室氣體的排放，具有巨大的節(jié)能潛力。鋼鐵行業(yè) 冶金行業(yè)煤炭行業(yè) 石化行業(yè)建材行業(yè) 枯燥行業(yè)油田行業(yè) 化工行業(yè)1各工業(yè)余熱排放圖熱進(jìn)一步降低能級后再排出系統(tǒng)，使過程能量的優(yōu)化利用到達(dá)的水平。三、低溫余熱發(fā)電技術(shù)原理3T-SP-V圖中abcce為抱負(fù)的循環(huán)過程，可以抱負(fù)化為兩個等壓過程〔定壓cdeabc〕和兩個等熵過程〔等熵膨脹過程abccabccdea的面積代表了發(fā)電cdea表示蒸發(fā)器中有機(jī)工質(zhì)的吸熱量；cc是工質(zhì)循環(huán)泵對工質(zhì)液體的等熵壓縮過程。da蒸發(fā)器工質(zhì)da蒸發(fā)器工質(zhì)循環(huán)泵發(fā)電機(jī)冷凝器膨脹機(jī)cb冷卻水供水 冷卻水回水2低溫有機(jī)工質(zhì)雙循環(huán)發(fā)電流程圖〔a:P-V圖；b:T-S圖〕作為換熱介質(zhì)的有機(jī)工質(zhì)在一個封閉的回路里循環(huán)工作，只要設(shè)備的密封性良電，敏捷性比較強(qiáng)。四、低溫余熱發(fā)電機(jī)組主要設(shè)備簡介換熱器低溫余熱發(fā)電機(jī)組的換熱器包括三個局部：預(yù)熱器、蒸發(fā)器、冷凝器。式，才可以完成后續(xù)的發(fā)電過程。針對低溫發(fā)電換熱特點，設(shè)計了“殼管式預(yù)熱器+滿液式蒸發(fā)器”的組合式蒸1℃左右。實際狀況選用不同的冷凝器：蒸發(fā)式冷凝器。管殼式冷凝器、風(fēng)冷式冷凝器。換熱技術(shù)的主要技術(shù)特點是：20℃以上，如管殼式換熱器。降低流體間的換熱溫差，以使發(fā)電溫度盡可能提高，并以提高換熱設(shè)備1℃，如板式換熱器和熱管式換熱器。管殼式換熱器 板式換熱器

熱管式換熱器所示〕很難兼顧上述兩種優(yōu)良的品質(zhì)，熱設(shè)備的防酸問題和防堵問題。螺桿膨脹機(jī)：5螺桿膨脹機(jī)的工作過程水兩相介質(zhì)的動力機(jī)。與汽輪機(jī)相比，他不需要對工質(zhì)的過熱度進(jìn)展嚴(yán)格掌握，拓寬了發(fā)電機(jī)組的適用領(lǐng)域。發(fā)電效率的提高產(chǎn)生巨大的提升。上網(wǎng)掌握系統(tǒng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)自動并網(wǎng)和下網(wǎng)，可實現(xiàn)變負(fù)荷狀態(tài)的并網(wǎng)和掛網(wǎng)技術(shù)，以降低本錢。電機(jī)的安全。五、低溫余熱發(fā)電技術(shù)爭論進(jìn)展2“八五”〔150500kW左右；目前國內(nèi)企業(yè)的低溫發(fā)電機(jī)組的最低發(fā)電溫度一般在120℃以上。如江西華UTC聯(lián)合技術(shù)公司最早開發(fā)實現(xiàn)工業(yè)級機(jī)組技術(shù)，最低0℃，使用渦旋式動力膨脹機(jī)，發(fā)電功率0〔7所示；法國目前尚在試驗室研發(fā)過程中，最低發(fā)電溫度為80℃，使用雙螺桿式動力膨脹50kW〔8所示。6工程試驗機(jī)組7美國發(fā)電機(jī)組8法國發(fā)電機(jī)組2009年天津大學(xué)擔(dān)當(dāng)國家“九七三”打算爭論的雙循環(huán)全流發(fā)電技術(shù)，主910910千瓦低溫?zé)崴l(fā)電機(jī)組檢測運行圖本技術(shù)及產(chǎn)品主要的技術(shù)特點為：60℃以上的低溫余熱發(fā)電，這是目前環(huán)境溫度下，國內(nèi)外最低的發(fā)電低環(huán)境排放廢熱量和溫度，環(huán)境效益明顯。并網(wǎng)及下網(wǎng)，適合熱量和溫度波動的發(fā)電生產(chǎn)過程；建設(shè)及運行便利、運行費用較低。。本系統(tǒng)與國內(nèi)外同類系統(tǒng)相比，有以下優(yōu)勢：率高，適用于各種相態(tài)的流體；55-65利用工業(yè)余熱；型發(fā)電機(jī)組的設(shè)計:利用天津大學(xué)所設(shè)計的組合式蒸發(fā)器，可穩(wěn)定的產(chǎn)生有機(jī)工質(zhì)飽和蒸汽，使系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定、牢靠。形式簡潔，運行治理簡潔，修理便利?，F(xiàn)有的進(jìn)展水平。在國內(nèi)是領(lǐng)先的，產(chǎn)品的優(yōu)秀性能將填補(bǔ)國內(nèi)的空白。2012八月份天津大學(xué)與山西易通環(huán)能科技集團(tuán)合作至今，不斷優(yōu)300kWh。六、低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域300kWh。10 300kWh低溫發(fā)電機(jī)組以下的案例可以顯示出余熱問題的嚴(yán)峻性及本項技術(shù)的適用性。高爐工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 冶金行業(yè)主要余熱形式： 高爐沖渣水及其沖渣水蒸發(fā)出的乏蒸汽余熱的溫度及流量：沖渣水70-90℃1000-1500t/h；乏蒸汽90℃以上，50-80t/h余熱的去處： 排放大氣環(huán)境污染高爐數(shù)量： 約計1000座以上2-3MWh2-4減排濕析焦工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 焦炭行業(yè)主要余熱形式： 沖焦水及其沖焦水蒸發(fā)出的乏蒸汽700-1000t/h90℃以上，40-50t/d余熱的去處： 排放大氣環(huán)境污染煉焦?fàn)t數(shù)量： 不詳0.5-1.0MWh2-4年；節(jié)能減排干洗焦工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 焦炭行業(yè)主要余熱形式： 余熱鍋爐排放煙氣流量1-10萬立方/時余熱的去處： 排放大氣與后果：熱能損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源鋪張、環(huán)境污染煉焦?fàn)t數(shù)量： 不詳0.3-0.5MWh2-4年；節(jié)能減排工業(yè)窯爐工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 建材行業(yè)主要余熱形式： 窯爐排放煙氣余熱的溫度及流量：650-150℃，流量2-10萬立方/時余熱的去處： 排放大氣與后果：熱能損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源鋪張、環(huán)境污染工業(yè)窯爐數(shù)量： >10000個0.1-1.0MWh2-4年；節(jié)能減排冶煉爐工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 冶金行業(yè)主要余熱形式： 排放煙氣流量15-20萬立方/時余熱的去處： 排放大氣與后果：熱能損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源鋪張、環(huán)境污染冶煉爐數(shù)量： >5000個2-4年；節(jié)能減排燃煤發(fā)電工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 電力行業(yè)主要余熱形式： 鍋爐排污蒸汽、排放煙氣135℃2t/〔100噸鍋爐150-100℃6-8萬立方/時余熱的去處： 排放大氣環(huán)境污染鍋爐數(shù)量： 超過10000臺2-4年；節(jié)能減排核能發(fā)電工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 主要余熱形式： 冷卻水流量約計20萬立方/時以上余熱的去處： 排放大氣環(huán)境污染反響堆數(shù)量： 不詳200-250MWh2-4年；節(jié)能減排電解液工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 主要余熱形式： 電解液余熱的溫度及流量：溫度85℃，流量約計 立方/時以上余熱的去處： 排放大氣環(huán)境污染生產(chǎn)線數(shù)量： >5000條低溫發(fā)電量及效果：產(chǎn)生 MWh工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排化工生產(chǎn)余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域：化工行業(yè)主要余熱形式：合成過程、反響過程釋放熱85-120℃，流量不確定余熱的去處：排放大氣環(huán)境污染過程數(shù)量： 數(shù)量巨大2-4年；節(jié)能減排化工精餾工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 化工行業(yè)主要余熱形式： 精餾產(chǎn)品蒸汽冷凝熱余熱的溫度及流量：溫度85℃，流量不確定余熱的去處： 排放大氣環(huán)境污染過程數(shù)量： 數(shù)量巨大2-4年；節(jié)能減排動力設(shè)備工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 不確定主要余熱形式： 設(shè)備運行廢熱流量不確定余熱的去處： 排放大氣環(huán)境污染設(shè)備數(shù)量： 數(shù)量巨大2-4年；節(jié)能減排油田地下余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 業(yè)主要余熱形式： 油拌水流量約計100立方/時以上余熱的去處： 回灌地下與后果：熱能損失油井?dāng)?shù)量： >5000口2-4年；節(jié)能減排煉化工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 石油化工行業(yè)主要余熱形式： 工業(yè)冷卻水、廢熱蒸汽量約計10萬立方/時以上余熱的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、水量損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源鋪張、環(huán)境污染企業(yè)數(shù)量： >30家2-4年；節(jié)能減排低溫冷能工藝余冷所屬行業(yè)領(lǐng)域： 主要余冷形式： 罐儲量10立方/個，冷能數(shù)量巨大余冷的去處： 排放大氣與后果：冷能損失儲氣罐數(shù)量： >100座4MWh，工業(yè)電力回用，2-4年；節(jié)能減排造紙業(yè)余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 主要余熱形式： 約計4-8t/h不定余熱的去處： 排放大氣環(huán)境污染企業(yè)數(shù)量： >1000家2-4年；節(jié)能減排自然能源所屬行業(yè)領(lǐng)域： 清潔能源主要熱形式： 熱能熱溫度： 溫度85-60℃2-4七、低溫余熱發(fā)電機(jī)組工程應(yīng)用實例低溫余熱發(fā)電與精餾系統(tǒng)的聯(lián)合運行試驗化工領(lǐng)域中精餾工藝始終是將精餾塔出來的蒸汽產(chǎn)品通過冷凝器冷凝成液源，削減環(huán)境熱污染，這項技術(shù)的組合在化工領(lǐng)域?qū)⑹且粋€重大突破。原精餾工藝流程7示。7原精餾工藝流程圖改造后的精餾工藝流程37所示。8改造后的精餾工藝流程圖淄博藍(lán)帆塑膠余熱發(fā)電工程工程簡介2萬立方，排放前利用冷卻水冷卻至50℃，使其中的化工原料得以冷凝回收，冷卻熱量和廢氣的剩余熱量則全部排放大氣。同等的生產(chǎn)線該企業(yè)有84條之多，其每天對外排放的熱量可到達(dá)140kWh。余熱利用℃-50℃余熱利用率低及電力緊急的雙重問題。入水冷卻換熱器，熱量被冷卻水帶走，廢氣被冷卻至工藝要求溫度50℃，進(jìn)入后續(xù)物料回收工藝流程。而冷卻水則進(jìn)入冷卻塔，將攜帶的熱量散發(fā)至大氣。(a)(b)(a:原塑膠工藝流程圖;b:低溫發(fā)電機(jī)組與原有工藝耦合示意圖)9-b所示。改造后的系統(tǒng)利用蒸發(fā)器替代原來工藝中的水冷卻換熱器，10為發(fā)電機(jī)組的現(xiàn)場安裝圖。藍(lán)帆塑膠低溫發(fā)電機(jī)組安裝現(xiàn)場經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益50℃和不給原來工藝增加97.716.633.21噸，因此本工程產(chǎn)生了巨大的環(huán)境效益和節(jié)能效果天津文體中心地?zé)岚l(fā)電工程工程簡介建筑物內(nèi)部利用地?zé)崮苓M(jìn)展發(fā)電和制冷可有效降低建筑能耗。依據(jù)地質(zhì)資料顯100m3/h85℃熱水。地?zé)崂?5℃地?zé)崴瑹崴ㄟ^管道進(jìn)入低溫發(fā)電機(jī)組蒸發(fā)器，經(jīng)過取熱后熱水溫度降為75℃，降溫后的熱水仍可以作為吸取式制冷和供暖所需的熱源。地?zé)岚l(fā)電藝流程圖80萬度電，滿足該小區(qū)居民用電12天津零能耗建筑示范工程工程簡介太陽能是可再生的綠色能源。白天，在標(biāo)準(zhǔn)太陽光照下，即大氣質(zhì)量AM1.5、溫源緊急的問題確定能得到緩解。假設(shè)發(fā)電效率到達(dá)肯定值，確定能解決能源緊理念指導(dǎo)下，搭建了太陽能發(fā)電試驗臺。太陽能利用30萬度電，目前正處于調(diào)試階段。12中核工業(yè)集團(tuán)北京百斯頓科技公司太陽能發(fā)電工程4)華南紙業(yè)有限責(zé)任公司鍋爐余熱發(fā)電工程工程簡介750kW左右，冬季穩(wěn)定60kW,45kW。鍋爐余熱發(fā)電經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，低溫余熱發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量為100kW。不僅可以實現(xiàn)低溫余熱的回收設(shè)計，而且機(jī)組冷凝水蒸氣，削減水資源鋪張，降低軟化水補(bǔ)給。1313華南紙業(yè)有限責(zé)任公司鍋爐余熱發(fā)電工程隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的進(jìn)展以及人民對生存環(huán)境的日益提高的要求，國家對鋼鐵行業(yè)提出