我国ORC低温余热发电技术研究起步较晚,早期主要引进以色列技术。2014年以来,我国ORC低温余热发电技术自主研发速度加快,研究成果不断涌现,拥有自主知识产权的大功率发电装置问世,并逐步实现量产。在研究机构与装置生产企业的推动下,我国ORC低温余热发电技术得到推广应用,成功进入商业化运营阶段,ORC低温余热发电市场规模持续扩大。现阶段,我国ORC低温余热发电行业已经取得了长足进步,但整体研发实力与技术工艺依然较弱,在部分关键零部件领域仍存在技术短板,未来发展仍需不断突破。ORC低温发电机组整体采用撬装集装厢式,长×宽×高=7.5m×2.5m×2.8m。上海余热发电公司
ORC余热发电系统结构本身的优势:系统本身使用导热油作为中间换热工质,因为导热油在300的条件下仍不汽化而保持常压,此时的水蒸气饱和压力已高达8.5MPa。300以下,用导热油代替传统的热载体水蒸气,就能以低压管道系统代替高压管道系统,降低投资。此外导热油还具有传热均匀,热稳定性好以及优良的导热特性。导热油对普通的碳钢设备和管道基本上无腐蚀作用,不需要采用类似蒸汽系统的给水脱盐、除氧等复杂的处理过程,因此具有系统简单输送方便等优点。因此用导热油作为工质的机组传热效率高。上海高温余热发电ORC低温余热发电机组可采用PLC对装置进行自动控制,关键参数由PLC自动调控。
通过后台管理软件及数据库实时计算此状态下ORC发电机组的理想热力系统参数及对应的发电机转矩、转速;控制系统接收到这些数据后,可根据其偏差大小实时进行调整,使得ORC发电机组始终工作于相对较高的区域,在这一系统的加持下,不但可以显著提高ORC机组的发电效率,还提高了ORC发电机组连续工作时间,提升了机组的稳定性。零碳高速磁浮ORC发电机组采用磁浮轴承技术,电机内部没有任何的油脂,故工质做功效率会保持在较佳状态,确保发电机组的发电效率20年内衰减不超过1%;全自动化运行,一键起停,无人值守;每年只需更换工质泵的轴封,进行常规检修即可;整体机组质保2年,磁浮发电机本体寿命可达20年。截止目前,零碳高速磁浮ORC发电机组装机功率已达到300kw并成功应用至实践中。
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低温余热发电机组智能监测电网状态,可提供稳定的电能,对电网无冲击。
ORC低温余热发电系统经济性分析:由于工质物性不同,各工质对应系统的蒸发压力具有明显差异,湿工质的蒸发压力相对较高,其中R161的蒸发压力明显高于其他工质,R123对应系统的蒸发压力较低。结合投资成本随排烟温度的相关信息可知,随着排烟温度的升高,系统设备成本先增加后减小。在该热源条件下,采用R600a与R236ea的系统投资成本始终要高,R245fa与R600次之,采用R123的系统投资成本相对较低一些,湿工质R161、R152a对应系统的投资成本始终较为接近且明显低于干工质对应系统。结合LEC随排烟温度的相关信息可知,随着排烟温度的升高,各系统的LEC逐渐下降,降幅趋于平缓,且各工质对应系统均存在对应的排烟温度工况使得LEC达到较小值。ORC低温余热发电系统非常适用于低温的范围广。上海玻璃厂余热发电
ORC余热发电凝结器里一般处于略高于环境大气压力的正压,不需设置真空维持系统。上海余热发电公司
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。上海余热发电公司
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