螺杆膨胀机余热利用技术及热力性能研究
两相螺杆膨胀机热力过程特性研究
î - y2 cos[ (1 + z1 / z2 ) φ1 ] + Dsin( φ1 ) 动坐标系 o2x2y2 与动坐标系 o1x1y1 间的变换
为:
ìx2 = - x1 cos[ (1 + z1 / z2 ) φ1 ] - y1 sin[ (1
+ z1 / z2 ) φ1 ] + Dcos[ ( z1 / z2 ) φ1 ] í
T———阳转子导程
θ———转角
选择一对齿间容积作为控制容积,忽略传热
过程,考虑到阴阳转子、转子与壳体间存在微小间 隙,建立控制容积内能量守恒方程[10] :
[
dumix dθ
=
Σ
æ è
dmin,mix dθ
h in,mix
ö ø
+
Σ
æ è
dmout,mix dθ
h
out,mix
ö ø
] -
dmmix dθ
2 数学模型
螺杆膨胀机与压缩机结构类似,通过阴、阳转
子三维曲面间的啮合实现容积变化,完成高压工
质的膨胀过程。 型线构建是数值计算的基础,由
圆弧及其包络线构成的转子型线确保转子间为
“面”密封,改善了密封及传动性能。 根据型线间
21、螺杆膨胀动力驱动节能技术
螺杆膨胀动力驱动节能技术技术名称：：螺杆膨胀动力驱动节能技术一、技术名称：工业低品位余热资源回收利用适用范围：二、适用范围：三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状与该节能技术相关生产环节的能耗现状：由于我国能源结构的特点，能源没有充分达到梯级利用，能源总体利用率很低，余热资源量大而分布广泛，主要表现在：1）现有50万台工业锅炉，其中相当部分6～10t/h锅炉的额定蒸汽压力为1.3MP a，由于生产工艺方面的原因，需减温减压运行，造成大量浪费。
2）大量工业炉窑消耗了大量能源，尤其像水泥行业，企业平均熟料能耗为国外先进水平的2倍以上，余热回收率仅为2％，大量低品位热量被浪费。
3）石油和化工行业生产工艺中产生的低温低压废热资源得不到合适应用，被白白浪费。
技术内容：：四、技术内容1.技术原理该技术是一种新型的低品质能源动力机。
热流体（蒸汽、热液或汽液两相流体）进入螺杆齿槽，热流体能量推动螺杆转动旋转，齿槽容积增加，流体降压膨胀作功，最后排出，实现能量转换。
其功率从主轴阳螺杆输出，驱动发电机发电或驱动负载节电。
2.关键技术1）对做功热介质适应性强，无特殊要求。
该技术可同时适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽液两相和较高温度热水；也适合于高盐分和结垢的介质状态。
2）对负荷变化和进排汽参数变化，适应性很强。
即：允许负荷和参数在大范围内波动变化，而驱动工作效率降幅很小，与设计值接近，并能维持稳定的高效率，运转平稳、安全、可靠。
3.工艺流程设备结构如图1：工艺流程见图2：图1 螺杆膨胀动力机结构简图图2 应用螺杆膨胀机的系统工艺流程图：五、主要技术指标主要技术指标：动力机内功率：65％～80％；运行功率范围：30％～100％；进口介质压力：0.3～3.0MP a；进口介质温度：120～300℃；做功介质类型：过热蒸汽、饱和蒸汽、湿蒸汽、热水、含盐污染热源介质和其他化工物质；机组转速：1000～3000r pm；拖动负载：发电机直接发电、其他转动设备，如水泵等；冷却水要求：流量≥2t/h，无杂质和腐蚀的工业水。
《2024年喷油螺杆式空压机余热利用技术研究》范文
《喷油螺杆式空压机余热利用技术研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，能源消耗和环境污染问题日益突出。
空压机作为工业生产中的关键设备，其运行过程中产生的余热若能得到有效利用，不仅有助于降低能耗，还能为环境保护贡献力量。
喷油螺杆式空压机因其高效率和良好的适应性，在工业生产中广泛应用。
然而，其运行过程中产生的余热往往被忽视或直接排放，造成了能源的浪费。
因此，对喷油螺杆式空压机余热利用技术的研究具有重要意义。
二、喷油螺杆式空压机的工作原理及余热产生喷油螺杆式空压机通过螺杆的旋转运动，将空气吸入、压缩并喷油冷却，最终输出高压空气。
在压缩和喷油过程中，由于机械能和热能的转换，会产生大量的余热。
这些余热若能得到有效利用，将带来显著的节能效果。
三、余热利用技术的研究现状目前，针对空压机余热利用的技术主要有：余热回收装置、余热发电技术和余热供暖技术等。
其中，余热回收装置通过将余热传递给水或其他介质，产生高温热水或蒸汽，用于生活或工业用热。
然而，现有技术存在回收效率低、易结垢等问题，需要进一步研究和改进。
四、喷油螺杆式空压机余热利用技术的研究内容针对喷油螺杆式空压机余热的利用，本研究主要从以下几个方面展开：1. 余热回收装置的优化设计：通过对余热回收装置的结构进行改进，提高余热的回收效率和稳定性，减少结垢现象。
2. 余热利用方式的探索：研究将余热用于供暖、热水制备、工艺加热等多种利用方式，以提高能源利用效率。
3. 智能控制系统的开发：通过开发智能控制系统，实现对空压机运行状态和余热利用系统的实时监控和控制，提高系统的自动化程度和运行效率。
五、实验研究与结果分析本研究通过实验验证了上述研究内容的可行性和有效性。
实验结果表明，优化后的余热回收装置能够显著提高余热的回收效率，减少结垢现象；同时，多种余热利用方式的应用能够有效提高能源利用效率，降低能耗。
此外，智能控制系统的应用使得整个系统能够更加稳定、高效地运行。
六、结论与展望通过对喷油螺杆式空压机余热利用技术的研究，我们得出以下结论：1. 喷油螺杆式空压机在运行过程中产生的余热具有较大的利用潜力。
螺杆膨胀动力机技术及在低温余热发电中的应用
1引言余热在工业生产和日常生活中普遍存在，化工、冶金、建材和电力等行业产生的余热种类繁多，含热资源量大面广，但同时大量余热却被浪费。
余热回收利用是工业节能迫在眉睫的关键技术之一，尤其是低温余热发电技术更具有挑战性，并得到人们普遍关注。
它不但提高了能源利用效率有助于缓解能源问题，而且还减少了生产过程中的环境污染问题，对节能减排具有重要作用。
螺杆膨胀动力机技术就是适合于低温余热发电的新技术，该技术特点鲜明，具有同类型汽轮发电机不可比拟的优点，同时产生较好的经济效益，提高企业的能源利用率。
2螺杆膨胀动力机系统螺杆膨胀动力机属于回转容积式膨胀机，兼有活塞膨胀机和透平膨胀机二者之特点，螺杆膨胀动力机能将低品位热能转化为高品位机械能或电能。
螺杆膨胀动力机是一种全流式动力机，适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水混合物，并且对工质清洁度要求不高。
它结构简单，零部件数量少，几乎没有易损件，设备维护方便，因此设备可靠，寿命长。
2.1螺杆膨胀动力机工作原理双螺杆膨胀动力机由一对螺杆转子、缸体、轴承、同步齿轮、密封组件以及连轴节等组成，气缸呈两圆相交的“∞”字形，两根按一定传动比反向旋转相互啮合螺旋形阴、阳转子平行置于气缸中。
螺杆膨胀机运转过程从吸气过程开始，气体在封闭的齿间容积中膨胀做功，最后移至排气过程。
阴、阳螺杆和气缸之间形成呈“V”字形的齿间容积，其大小随转子转动而变化。
图1为螺杆膨胀动力机发电系统示意图。
螺杆膨胀动力机工作过程是由吸气过程、膨胀过程和排气过程三个过程组成。
吸气过程：高压气体由吸气孔口进入由阴、阳螺杆和气缸之间形成的“V”字形齿间容积，推动阴、阳螺杆反向旋转；而齿间容积不断扩大，当后面一齿切断进气孔口时，吸气过程结束。
膨胀过程：在吸气过程结束后，齿间容积充满高压气体，在压力差作用下形成一定转矩，阴、阳螺杆转子反向旋转，于是齿间容积不断扩大，气体膨胀，螺杆转子旋转对外做功；当齿间容积达最大值时，膨胀过程结束。
有机工质循环螺杆膨胀机低温余热发电系统.
成了有机工质循环螺杆膨胀机的热力循环研究、
有机工质应用研究、装置结构研究和系统优化配 置研究等项工作，并取得了一定的技术成果。
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有机工质循环螺杆膨胀机系统
对于低于250℃的低温低压（或常压）余热 热源，不能直接利用螺杆膨胀机作功，要先 用低温余热与有机工质进行热交换，再将有 机工质引入螺杆膨胀机作功。整个系统主要
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结构简图
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螺杆膨胀机的工作原理
作功介质先进入机内螺杆齿槽A，推动螺杆 转动，随着螺杆转动，齿槽A旋转到B、C、D逐 渐加长、容积增大，介质降压降温膨胀（或闪 蒸）做功，最后从齿槽E排出，功率从主轴阳螺 杆输出，亦可通过同步齿轮从阴螺杆输出，驱 动风机、压缩机、水泵或发电机发电等。
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（4）螺杆膨胀机运行不用盘车、不暖机、不会飞车，可 以直接冲转启动，操作简单，可实现无人职守，维修 容易，不需要专门的专业技术人员，很适合工矿企业 使用； （5）螺杆膨胀机的零部件少。螺杆转子坚固，大修周期 长，小修简单，运行维护费用很低； （6）可调速，作为动力机使用，如拖动给水泵或灰浆水 泵，拖动风机，压缩机可以根据要求灵活变速，使用 方便。
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《喷油螺杆式空压机余热利用技术研究》范文
《喷油螺杆式空压机余热利用技术研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，能源消耗和环境污染问题日益突出。
空压机作为工业生产中的重要设备，其运行过程中产生的余热往往被忽视或直接排放到环境中，这不仅造成了能源的浪费，还对环境造成了不良影响。
因此，对喷油螺杆式空压机余热利用技术进行研究，具有重要的现实意义和广泛的应用前景。
本文旨在探讨喷油螺杆式空压机余热利用技术的研究现状、方法及未来发展趋势。
二、喷油螺杆式空压机余热利用技术研究现状目前，喷油螺杆式空压机余热利用技术已成为国内外研究的热点。
国内外学者针对空压机余热回收和利用进行了大量研究，取得了一定的成果。
其中，主要的研究方向包括余热回收装置的设计与优化、余热利用系统的集成与改造、以及余热利用的技术经济分析等。
在余热回收装置的设计与优化方面，研究者们通过改进空压机的结构，设计出高效的余热回收装置，如板式换热器、全焊接式换热器等。
这些装置能够有效地将空压机产生的余热传递给其他介质，如水或空气，从而实现余热的回收和利用。
在余热利用系统的集成与改造方面，研究者们将余热回收装置与其他系统进行集成，如与供暖系统、制冷系统、热水供应系统等相结合，实现能量的综合利用。
此外，针对老旧设备的改造也是研究的重点，通过改造老旧设备，使其具备余热回收功能，提高设备的能效比。
三、喷油螺杆式空压机余热利用技术研究方法喷油螺杆式空压机余热利用技术的研究方法主要包括理论分析、数值模拟和实验研究等。
理论分析主要是通过对空压机的工作原理和余热产生机理进行分析，建立数学模型，为后续的数值模拟和实验研究提供理论依据。
数值模拟则是利用计算机软件对空压机及其余热回收系统进行仿真分析，预测系统的性能和优化方案。
实验研究则是通过搭建实验平台，对空压机及其余热回收系统进行实际运行测试，验证理论分析和数值模拟结果的正确性。
四、喷油螺杆式空压机余热利用技术发展前景随着能源危机和环保意识的不断提高，喷油螺杆式空压机余热利用技术将具有广阔的发展前景。
螺杆膨胀机在电厂热力循环中的应用及经济性分析
2009年第1期9螺杆膨胀机在电厂热力循环中的应用及经济性分析Abstract :S crew ex p ander is a new p ow er m achine usin g low ener gy .Usin g e q uivalent enthal py m ethod to analy zea pp liance and econom ic in fossil p ow er p lant heat c y cle ,and indicate the a pp lication area.K e y w ords :screw ex p ander ;heat c y cle ;p ow er p lant ;econom ic图1螺杆膨胀机工作原理图A pp lication and E conomic Anal y sis of Scre w Ex p ander in Fossil Pow er Plant H eat C y cleG U Zhen g -hao(Zhe j ian g E lectric P ow er T est and Research Institute ,H an g zhou 310014,China )顾正皓(浙江省电力试验研究院,杭州310014)摘要:螺杆膨胀动力机是一种利用低品位能量的新型动力机械。
介绍了螺杆膨胀机在电厂热力循环中的应用方法,并采用等效焓降法对螺杆膨胀机应用及经济性进行了分析。
关键词:螺杆膨胀机;热力循环;电厂;经济性中图分类号:TK 11+5文献标识码:A 文章编号:1007-1881(2009)01-0009-03火力发电厂有许多辅助设备,用电量约为发电量的5%,降低电厂用电率一直是各发电厂追求的目标。
螺杆膨胀机是一种新型高效节能动力设备,适用于饱和蒸汽、汽液两相和较高温度热水,因此,在火力发电厂中充分利用自己的热源,推广应用螺杆膨胀机,为实现资源的综合利用、降低厂用电率开辟了新的途径,具有明显的经济效益。
螺杆膨胀机有机朗肯循环抽气回热研究
置 和 大 小 的 设 计 方 法 。 以 实 际 项 目应 用 为 背 景 ， 建 立 了抽 气 回 热 循 环 的 热 力 学模 型 ，
探 究 了蒸发 温度 、抽 气压力 对输 出功率等参 数 的影响 。结果表 明 ， 系统 热效率 随着抽
气 压 力 的 提 高 先 升 高后 降低 ，抽 气 压 力 对抽 气流 量 的 影 响 最 大 ， 当抽 气 压 力 比 为０ ． ４ ５ ，
１ 引言
一
性 能 的影 响 ；韩 中合 【 ， 】 贝 Ｕ 对 分热发 电系统作 为 种 新 型 的余 热 回收 技 术 ，受 到 了 广 泛 关 注 。 其
抽 气 系数为０ ． ２ ３ 时， 系统的输 出功 率最大。 【 关键词】 ：抽 气回热 ；余热 回收 ；螺杆膨胀机 ；‘ 阗损 失
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｂ ６ ５ ３ 文 献标 志 码 ：Ａ 文 章编号 ：１ ０ ０ ６ — ２ ９ ７ １ （ ２ ０ １ ５ ） ｏ ３ — ０ ０ ２ ０ — ０ ６
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｒｅ ｇ ｅ ｎｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｏｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｃ Ｒａ ｎｋ ｉ ｎ ｅ Ｃｙ ｃ ｌ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｒ ｅ ｗ Ｅｘ ｐ ａ ｎｄｅ ｒ
Ｚ ＨＯＵ Ｙｕ ｅ ，ＤＩ ＡＯ Ａｎ — ｎ ａ ， ＹＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ － ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， ＸＵ Ｃｈ ｕ ｎ — ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ
ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｅ ｘ ｐ ｌ ｏ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｅ ｖ ａ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ
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作者简介：张利（１９８５一），男，硕士，Ｔ程师，主要从事电厂节能 技术方面的研究Ｔ作：
万方数据
化程度高、占地面积小等优点。
１
循环热效率 叼＝Ｑ。／Ｑ。＝３．６×Ｐ（１／Ｑ。 式中
螺杆膨胀机简介
螺杆膨胀机按螺杆压缩机的逆原理工作，其基
Ｑ。——机组能量转换利用热量／ｋＪ； ｐ。——机组余热利用量（全部吸热量）／ＭＪ・
ｈ－。：
本构造与螺杆压缩机相似，工作过程相反，且对汽源 具有良好的适应性Ｊ一１ １。根据循环工质的不同，螺 杆膨胀机可分为蒸汽型和有机工质型两种。
Ｐ。——实测机组发电机功率／ｋｗ。
有效余热利用率 叼。＝Ｑ。。／Ｑ。＝３．６×（Ｐ。一Ｐｈ）／Ｑ。 式中
蒸汽型螺杆膨胀机汽源采用品质较高的余热蒸
汽，利用蒸汽的内能驱动螺杆膨胀机转动，带动发电 机将机械能转化为电能。
［１］孔祥强，马殿群，李瑛．循环冷却水余热回收供热节 能分析［Ｊ］．热力发电，２０１３，４２（６）：９一１２． ［２］周志辉．复合式相变换热器在火力电厂的应用［Ｊ］． 吉林电力，２０１２，４０（６）：４８—４９． ［３］王政伟，张争光，韩三飞．饱和蒸汽发电技术应用现 状分析［Ｊ］．节能技术，２０１３，３ｌ（１）：４０一４４． ［４］王华，王辉涛．低温余热发电有机朗肯循环技术 ［Ｍ］．北京：科学出版社，２０１０．
ｔｏ
ｔｈｅ
ｕｓｅ
ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｃａｎ
ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｔ ｓｏｕｒｃｅ，ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｕｎｉｔ ｔｙｐｅ
ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒ
ａｃｈｉｅｖｅ ｇｏｏｄ ｅｆｆ色ｃｔ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ ｓａＶｉｎｇ ａｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ．
本文链接：/Periodical_jnjs201405020.aspx
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４３（１１）１０：０—１０３．
技术，具有热源适用范围广、变工况能力优越等 优点。 （２）螺杆膨胀机可以直接将余热转化为电能， 供给工厂自用或并入电网运行，具有较高的转换 效率。 （３）螺杆膨胀机适用于火电厂定连排系统或炼 钢、水泥等其他余热利用较为困难的行业，经济和社 会效益显著。 参考文献
利用率为１４．５１％。
４
Ｅ，ｅｔ ａ１．Ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ ｃｙｃｌｅ
ａｎ—
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ
Ｒａｎｋｉｎｅ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
结语
（１）螺杆膨胀机作为一种低品质余热热源利用
［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｔｈｅｒｒｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉ“ｇ，２００９，２９（８）：１８０９一１８１７．
能减排效果。 关键词：螺杆膨胀机；余热利用；等熵效率；循环热效率；有效余热利用率 中图分类号：ＴＫｌｌ＋５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２—６３３９（２０１４）０５—０４７５—０３
Ｓｃｒｅｗ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
ｔｈｅ
Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｕｓｉｎｇ Ｗａｓｔｅ Ｈｅａｔ
［５］冯驯，徐建，王墨南，等．有机朗肯循环系统回收低 温余热的优势［Ｊ］．节能技术，２０ｌＯ，２８（５）：３８７—３９１．
６
Ｌａｒｊｏｌａ Ｊ．Ｅｌｅｃｆｒｉｃｉｌｖ ｆｒｏｍ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ
ｏｒｇａｎｉｃ Ｒａｎｋｉｎｅ
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ｈｅａｆ
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３ ３１５
８５４
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ｔｈｅ
ｉｓｅｎｔｒｏｐｉｃ ｅｍｃｉｅｎｃｙ，ｃｙｃｌｅ ｔｈｅｎｎａｌ ｐｅＩｆｏｎＴｌａｎｃｅ
ＺＨＡＮＧ Ｌｉ，ＬＩＵ Ｗｅｉ—Ｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕ，ＧＡＮ Ｚｈｉ—Ｙｏｎｇ，ＷＡＮＧ Ｚｉ—ｙｕｅ Ｅｌｅｃｔ“ｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ
ｔｏ
ｇｒａｓｐ ｔｈｅ ｓｃｒｅｗ ｅｘｐａｎｄｅｒ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｅｃｏｎｏｍｉｃ
式中日．——螺杆膨胀机进气有机工质蒸汽焓值／
ｋＪ・ｋｇ－。；
也——螺杆膨胀机排气有机工质蒸汽焓值／
ｋＪ・ｋｇ～；
Ｈ。——螺杆膨胀机排气有机工质蒸汽等熵焓
值／ｋＪ・ｋｇ。
・４７６・
万方数据
图２余热蒸汽梯度利用电站系统示意图
经计算，余热蒸汽梯度利用电站所用螺杆膨胀 机等熵效率较高，其中４５０型的等熵效率达到了 ８７．２３％。该余热蒸汽梯度利用电站在试验工况下
［１０］徐建，董奥，陶莉，等．利用低品位热能的有机物朗 肯循环的工质选择［Ｊ］．节能技术，２０１１，２９（３）：２０４—２１０． ［１１］顾伟．低品位热能有机物朗肯动力循环机理研究 和实验验证［Ｄ］．上海：上海交通大学，２０ｌｏ． ［１２］顾正皓．螺杆膨胀机在电厂热力循环中的应用及 经济性分析［Ｊ］．浙江电力，２００９（１）：ｌｏ—１２． ［１３］曹滨斌，李惟毅．螺杆膨胀机双循环低温余热回收 系统分析［Ｊ］．天津大学学报，２叭０（４）：３ｌ一３６． ［１４］孙石，李文姬．螺杆膨胀机在煤气化余热回收中的 应用［Ｊ］．节能技术，２０ｌｌ，２９（１）：８５—８６． ［１５］陈建和，葛洪．汽液全流螺杆膨胀机发电新技术应 用［Ｊ］．节能，２０００（６）：２ｌ一２３．
要：为了掌握螺杆膨胀机余热利用效果及其热力经济性能，本文从余热利用角度出发，介
绍了螺杆膨胀机的工作原理，从等熵效率、循环热效率、有效余热利用率等方面对其热力经济性能 进行分析，并给出了具体计算实例。结果表明，螺杆膨胀机组是一种适用范围广泛、经济和社会效
益显著的余热利用技术，根据余热热源的实际情况，合理选择机组型号和参数，可以达到较好的节
第３２卷，总第１８７期
２０１４年９月，第５期
《节能技术》
ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖ０１．３２．Ｓｕｍ．Ｎｏ．１８７ Ｓｅｐ．２０１４，Ｎｏ．５
螺杆膨胀机余热利用技术及热力性能研究
张利。刘卫平。张 字，甘智勇，王梓越
（国网天津市电力公司电力 科学研究院，天津３００３８４） 摘
机组热力性能及评价方法
螺杆膨胀机的等熵效率和机组的循环热效率直
表２
螺杆膨胀机主要运行参数及热力性能计算结果
接反应了螺杆膨胀机组的热力性能，有效余热利用 率则体现了机组的经济性能。１２—３Ｉ。因此，分别从机
组的等熵效率、循环热效率和有效余热利用率等３
个方面对机组的热力经济性能进行评价。计算方法 如下 等熵效率 叼。＝（Ｈｌ—日２）／（日。一日。）
轧钢等生产过程中产生的余热蒸汽，采用螺杆膨胀 机技术建立余热蒸汽梯度利用电站。
余热蒸汽梯度利用电站：１４。１５分为两级：第１级 为蒸汽型螺杆膨胀机，钢铁生产中产生的余热蒸汽 在螺杆膨胀机中膨胀做功后，低温低压的排汽作为 第２级机组的热源；第２级为有机工质型螺杆膨胀 机，有机工质为制冷剂Ｒ２４５ｆａ。该余热蒸汽梯度利 用电站螺杆膨胀机组主要技术参数见表１，电站系 统示意图如图２所示，试验工况下各螺杆膨胀机主 要运行参数及热力性能计算结果见表２。
收稿日期２０１３一１２一１８ 修订稿日期２叭４一０３—２５
对现代各企业饱和蒸汽发电的情况进行总结和归 纳，提出饱和蒸汽发电的关键技术和趋势。由此可 见回收余热的方式投资成本较大，且需要固定的用热
对象，适用于余热量较大的利用项目。目前，对于余
热量较少且热源品质不稳定的余热利用技术较少。 螺杆膨胀机余热利用技术‘４。。是以余热为驱动 热源进行发电的技术，与其他类型的膨胀机相 比‘８。，具有热源适用范围广、变工况能力优越、自动
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｃｒｅｗ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｕｎｉｔ；ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｉｓｅｎｔｒｏｐｉｃ ｅｍｃｉｅｎｃｙ；ｔｈｅｒｍａｌ ｅｍｃｉｅｎｃｙ；ｔｈｅ ｕｔｉｌｉ－
ｚａｔｉｎｎ
ｒａｔｅ
ｏｆ ｅｆｆａｒｔｉｖｅ ｈＰａｔ
由于国家对“节能减排”工作的要求，余热利用 越来越受到节能工作者的重视，孑Ｌ祥强、＿等利用热 泵技术回收电厂循环冷却水热量用于对外供热；周 志辉。２‘利用复合相变换热器回收锅炉烟气余热加 热凝结水提高机组运行经济性；王政伟３等指出饱 和蒸汽发电技术是低温余热发电的重要趋势，通过
・４７７・
万方数据
螺杆膨胀机余热利用技术及热力性能研究
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 张利， 刘卫平， 张宇， 甘智勇， 王梓越， ZHANG Li， LIU Wei-Ping， ZHANG Yu， GAN Zhi-Yong， WANG Zi-yue 国网天津市电力公司电力科学研究院,天津,300384 节能技术 Energy Conservation Technology 2014,32(5)
Ｑ。。——机组有效余热利用量／ＭＪ・ｈ～； Ｐ．——机组辅助发电机功率／ｋｗ。
有机工质型螺杆膨胀机利用低温低压的余热热
源，在换热器（预热器和蒸发器）中对有机工质加
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计算实例