ORC螺杆膨胀发电机组

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开山ORC螺杆膨胀发电机组 Dis

根据热源的情况选配标准机组根据热源的情况作特殊设计以达到最大的发电量
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开山 – Engineering the Future! 让我们一起构建我们共同的未来！
Thank You 谢谢大家
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3、开山ORC螺杆膨胀发电机组
热源：地热、废热水、废热气、太阳能等一切可以产生80°C以上的热水或热油的热源标准机组需要配套的设备：冷却水塔，及可能的热气/ 热油换热器一台500 kW的机组一年相当于1440吨标准煤的发电量
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4、ORC螺杆膨胀发电机组的应用支持
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2、开山ORC螺杆膨胀机主机
半封闭式ORC螺杆膨胀发电机（发明专利申请中，汤炎，2010）
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2、开山ORC螺杆膨胀机主机
Y-2 转子型线
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2、开山ORC螺杆膨胀机主机
少油润滑半封设计，没有机械密封开启设计，只有一个机械密封
ORC – 有机朗肯循环应用：废热发电
废热：热水
Evaporator
Pump
Expander
Generator
Condenser
Power Out
向环境放热
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2、开山ORC螺杆膨胀机主机
单级开启式ORC螺杆膨胀机
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2、开山ORC螺杆膨胀机主机
两级半封闭式ORC螺杆膨胀机
开山ORC螺杆膨胀发电机组
汤炎博士
加拿大注册职业工程师、中国政府‘国家特聘专家’
2012.6.28
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概要
1. 2. 3. 4. ORC螺杆膨胀发电机组 ORC螺杆膨胀发电机组的应用支持

ORC螺杆膨胀发电机组在不同地域和季节的性能分析

ORC螺杆膨胀发电机组在不同地域和季节的性能分析
董冰;张凯;高磊;邢子文
【期刊名称】《制冷技术》
【年(卷),期】2015(000)001
【摘要】低品位的中低温余热不能得到有效利用，是能源利用率低的一个主要原因。

将该部分余热转化为电能则可获得巨大收益。

有机郎肯循环（Organic Ranking Cycle，简称ORC）即是一种利用低沸点的有机工质回收中低温热源的热能并将其转化为电能的技术。

不同地域、不同季节气候条件（主要是温度和相对湿度）不同，ORC发电机组的性能也会受到影响。

本文在介绍了有机朗肯循环系统结构、原理和特点的基础上，分别采用水冷式、蒸发式以及风冷式三种冷凝器，利用NIST软件在Matlab界面下对系统进行计算，分析得到了不同地域和季节气候条件的变化对系统冷凝温度、发电量和发电效率的影响。

【总页数】7页(P11-16,20)
【作者】董冰;张凯;高磊;邢子文
【作者单位】西安交通大学，陕西西安 710049;西安交通大学，陕西西安 710049;西安交通大学，陕西西安 710049;西安交通大学，陕西西安 710049
【正文语种】中文
【相关文献】
1.余热余压回收解决方案之ORC螺杆式膨胀发电机组 [J], 李军;梅毅;高翔
2.有机朗肯循环(ORC)膨胀发电机组设计分析 [J], 孙好雷
3.低品位热能回收装置——ORC螺杆膨胀发电站 [J], 翁有为
4.尿素高调水ORC膨胀发电机组过程控制的研究与设计 [J], 付国华; 魏佳佳
5.采用螺杆膨胀机的ORC系统特性试验研究 [J], 郭霆;沈九兵;孔祥雷;张震
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螺杆膨胀发电机原理

螺杆膨胀发电机原理螺杆膨胀发电机是一种新型的低温热能转换设备，通过利用液态工质在物质相变（蒸发和凝结）时所释放的能量来产生电力。

它具有高效能、低噪音、环保等优点，被广泛应用于能源转换领域。

本文将介绍螺杆膨胀发电机的原理以及其工作过程。

螺杆膨胀发电机基本原理可以用以下步骤来描述：压缩、膨胀、再压缩和再膨胀。

首先，输送泵将液态工质（例如液态丁烷）从蓄热器中抽取并进行压缩。

在压缩过程中，液态工质的温度会显著升高，达到高压状态。

接下来，高温、高压的液态工质进入膨胀机，与与之密封接触的螺杆进行热交换。

螺杆表面采用散热片设计，与冷却剂接触后立即进行蒸发。

当液态工质与散热器的壁面接触时，它会发生相变，从液态转变成气态。

在这个过程中，液态工质会释放大量的热量，从而驱动螺杆旋转。

然后，螺杆将气态工质输送到再压缩器中，再次进行压缩。

在这个过程中，气态工质的温度继续上升。

最后，再膨胀器负责将再压缩的气态工质释放到低压状态，从而再次膨胀。

与之前的膨胀过程类似，工质再次发生相变，从气态转变为液态。

这一过程中释放的热量会继续驱动螺杆旋转。

螺杆膨胀发电机原理的核心是螺杆旋转运动的热力机制。

在螺杆运动的过程中，高温、高压的气态工质的相变释放的热量将螺杆带动旋转。

通过与发电机的连接，螺杆的旋转运动可以转化为电能输出。

螺杆膨胀发电机具有多种优点。

首先，它可以利用低温热能进行发电转换，比如工业废热、地热能等。

这种可再生能源的利用不仅有助于降低能源消耗，还能减少对环境的负面影响。

其次，螺杆膨胀发电机的工作过程相对安静，没有明显的噪音污染。

此外，螺杆膨胀发电机的结构简单、可靠性高，且具有较长的使用寿命。

尽管螺杆膨胀发电机具有许多潜在的优势，但也存在一些挑战需要克服。

首先，螺杆膨胀发电机的效率受到液态工质的选择和热损失的影响。

因此，工程师需要在设计和优化过程中考虑这些因素，以提高发电效率。

同时，螺杆膨胀发电机的大规模应用还需要进一步的技术支持和经济可行性的评估。

螺杆膨胀发电机原理

螺杆膨胀发电机原理螺杆膨胀发电机是一种利用高温和压力差产生动力，将热能转化为电能的装置。

它的工作原理基于热膨胀性质，通过热膨胀和压力差驱动螺杆膨胀机械，从而带动发电机发电。

本文将深入探讨该发电机的原理及相关技术。

一、热膨胀原理热膨胀现象是指物体在受热后体积增大的现象。

根据热膨胀原理，当物体受到热能输入时，其分子间相互作用减弱，分子自身的运动增加，导致物体体积增大。

而当物体受到冷却时，分子间相互作用增强，分子自身的运动减慢，物体体积收缩。

二、螺杆膨胀机械螺杆膨胀机械是螺杆机械的一种应用形式，它由主动螺杆、从动螺杆和泄漏装置等部分组成。

主动螺杆由驱动装置带动旋转，从动螺杆嵌套在主动螺杆中，两者之间形成密闭腔室。

在螺杆运动过程中，腔室不断加热并膨胀，当充满高温气体使腔室内气压升高时，泄漏装置打开，排出高压气体，形成压力差，从而驱动螺杆机械的运动。

三、螺杆膨胀发电机构成及原理螺杆膨胀发电机由螺杆膨胀机械和发电机两部分组成。

其工作原理是通过高温气体使螺杆膨胀，产生压力差，驱动螺杆机械旋转，进而带动发电机发电。

具体而言，螺杆膨胀发电机包括了以下几个关键部分：1. 热源：热源可以是化石燃料燃烧所产生的高温烟气，也可以是核能反应释放的热量。

在热源部分，螺杆膨胀机械的腔室将与热源连接，吸热使压缩空气膨胀。

2. 螺杆膨胀机械：螺杆膨胀机械是实现能量转化的核心部件，由主动螺杆和从动螺杆组成。

在螺杆机械运动中，腔室的高温气体引起膨胀，而运动中的螺杆机械将转化为机械能。

3. 发电机：螺杆膨胀发电机中的发电机部分将机械能转化为电能，通过转子和定子的相互作用产生感应电流，从而实现电能的输出。

综上所述，在整个螺杆膨胀发电过程中，首先需要将热源与螺杆膨胀机械相连接，使热能转化为机械能。

而后，螺杆膨胀机械会旋转并带动发电机，将机械能转化为电能，实现发电的效果。

四、螺杆膨胀发电机的优缺点螺杆膨胀发电机具有以下几个优点：1. 高效环保：螺杆膨胀发电机利用废热产生电能，实现了对能源的有效利用，具有高效环保的特点。

螺杆膨胀发电机

螺杆膨胀发电机1、适用行业范围螺杆膨胀发电机是利用蒸汽、热水、热液或汽液两相流体或被污染的热能等为动力源，将热能转换为动力并驱动发电机、风机、水泵、压缩机、搅拌机、磨煤机、制粉机等机械设备负载，替代原有的电动机回收动力，也可以直接并网发电。

螺杆膨胀发电机所使用的热源包括：工业锅炉蒸汽或热水、石油化工余热蒸汽或者热水、冶金钢铁余热蒸汽或者热水、地热太阳能蒸汽或热水、垃圾焚烧炉蒸汽或热水、电厂蒸汽（抽汽和排汽或者连排水等）、减温减压阀节流损失回收、内燃机废气余热回收、水泥窑炉废气余热回收、生物能源回收等。

螺杆膨胀发电机应用的范围十分广泛，可以在电力行业、冶金钢铁行业、石油化工行业、轻工行业（造纸、纺织印染、药业、酿酒业、玻璃工业等）、建材水泥行业、地热、太阳能发电及其他热电冷联产联供等领域广泛应用。

2、基本原理螺杆膨胀发电机基本构造是由一对螺旋转子和机壳组成的动力机。

流体进入螺杆齿槽，压力推动螺杆转动，齿槽容积增加，流体降压膨胀作功，实现能量转换。

具体的工作原理参见图，蒸汽、热液或汽液两相流体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，流体降压降温膨胀（或闪蒸）做功，最后从齿槽E排出，供生产用热或循环再加热做功。

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、水泵或驱动发电机发电3、主要设备及运行管理产品由螺杆发电机机组本体、调速系统、润滑油系统、冷却系统、自动危急保护系统等组成。

螺杆膨胀发电机外形结构图螺杆膨胀动力发电机组实物图螺杆膨胀发电机在热源参数大幅波动工况下，能够高效、安全运行。

不飞车、无盘车、免暖机、机组启停和运行平稳简便。

长期无大修，小修维护简易；无需专人值守运行操作。

4、主要技术指标及条件4.1 技术指标直接驱动螺杆膨胀发电机的热源应用范围如下：蒸汽参数：0.15MPa － 3.0MPa ，温度<300 ℃热水参数：压力0.8MPa 以上的热水，温度>170 ℃间接应用的热源范围如下：蒸汽参数：压力<0.1MPa 以下的各种蒸汽――双循环发电热水参数：压力<0.8MPa 以下，温度>65 ℃的热水――双循环发电。

ORC螺杆膨胀发电机组

ORC螺杆膨胀发电机组ORC screw expansion generator set李军武汉新世界制冷工业有限公司目录一、市场背景二、ORC螺杆膨胀发电机组三、余热利用解决方案中国单位GDP能耗偏高排名国家或地区单位GDP能耗排名国家或地区单位GDP能耗1中国香港0.06737以色列0.1570 2瑞士0.10098新加坡0.1570 3日本0.1121100南非0.8186 4丹麦0.1234102印度0.8411 6英国0.1234104中国大陆0.9084 2008年单位GDP能耗（元/元）按国家或地区排名中国单位GDP能耗是日本的8倍，是世界平均水平的2.2倍，能源浪费可谓触目惊心！低温余热资源我国工业用能中近60-65%的能源转化为余热资源，其中温度低于350℃以下的低温余热，约占余热总量的60%，目前技术尚无法实现对其有效的回收利用，排放至大气，造成能源浪费和环境热污染。

“十一五”以来，我国已开始重视余热回收，但由于技术原因及经济性，350℃以下的余热资源仍然浪费严重。

●钢铁工业余热2010年，我国钢铁工业能耗占全国总能耗的16.3%，产值却只占GDP的3.2%，是名副其实的能耗大户。

1、炼铁高炉产生的90℃冲渣循环热水2、带钢连续退火机组300℃烟气3、高炉、烧结机、热风炉、加热炉、干息焦等烟气余热4、转炉产生的饱和蒸汽●有色冶金工业余热我国有色冶金行业的余热占60%，其中烟气余热占80%，中、低温烟气余热的回收利用基本上处于空白状态。

据不完全统计蕴含可用的热能约0.5亿tce/a，潜在发电能力相当于2个三峡。

●石油●化工●建材●水泥●机车●地热●太阳能螺杆压缩机工作原理螺杆膨胀机工作原理螺杆膨胀机分类余热/余压类型解决方案基本原理水蒸汽(带压力)水蒸汽螺杆膨胀机利用水蒸汽压力直接膨胀，推动膨胀机做功发电各种带压气体气体螺杆膨胀机利用气体压力(如管道天然气)直接膨胀，推动膨胀机做功发电水蒸汽热水烟气发动机尾气ORC螺杆膨胀机利用热源加热制冷剂产生压力，推动膨胀机做功发电ORC螺杆膨胀发电机组ORC（Organic Rankine Cycle）——有机工质朗肯循环其实质是利用余热与环境温度之间的温差，余热热源加热有机工质产生压力，将热能转化为压力能，推动膨胀机做功，带动发电机输出高品位的电能，回收中低品位热能。

螺杆式蒸汽膨胀发电机

石化行业首套ORC发电机组工业运行评价

石化行业首套ORC发电机组工业运行评价池胜刚【摘要】作为全球石化行业首套工业示范运行机组,以某炼化公司芳烃联合装置低温余热回收装置在运的有机朗肯循环(ORC)发电机组为例,介绍了低温余热发电系统热媒水及工质循环流程,并对机组进行运行评价,总结了机组运行过程中工艺和设备方面存在的问题.如在热水发电系统工艺方面,存在热水流程旁路阀控制方式设计不合理、机组控制权限没有集中到DCS系统、发电负荷受环境温度影响等问题;在设备方面,存在设备维护保养操作性差、KE710发电机制造时存在故障、螺杆膨胀机的机组振动大、机组运行噪声大等问题.提出了相应的解决方案,以有利于ORC 机组的后续运行优化,提高了ORC机组的运行可靠性、可维护性及可操作性.通过对比分析相同热源条件下的机组标定数据和运行数据发现,随着换热器和冷凝器的结垢以及螺杆膨胀机的磨损,运行负荷仍然比标定负荷要低.%Based upon a case study of an operating low-temperature waste heat recovery unit for an aromatic complex which is the first ORC power generation train in global petrochemical industry,the process flow of hot water and medium recycle of the low-temperature heat power generation system are introduced,the operation of the train is evaluated and the main problems in the process and equipment in the operation are summarized.In respect of process,the process control of flow of by-pass hotwater is not properly designed,the control of power generation train is not integrated into the DCS system,and operating capacity of the train is affected by ambient temperature.In respect of equipment,the maintenance of equipment is poor,the power generator KE710 had defects in manufacturing,and thevibration of screw expander and the noise of operating train are high.It is recommended to optimize the operation of ORC power generation train and improve its reliability,maintainability and operability.The calibration tests under the same heat source conditions show that,with the fouling of heat exchangers and condensers and abrasion of screw expander,the operation capacity is lower than that of calibration test.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2017(047)002【总页数】5页(P60-64)【关键词】石化行业;低温余热利用;ORC发电机组;运行评价【作者】池胜刚【作者单位】中国石化海南炼油化工有限公司,海南洋浦578101【正文语种】中文在当前石油产能过剩、整个炼油行业盈利能力面临挑战的局势下，对石油炼制过程中产生的低温余热进行合理利用，是提高炼化企业经济效益，实现节能减排、绿色低碳发展的有效途径之一。

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2008年单位GDP能耗（元/元）按国家或地区排名
排名
国家或地区
单位GDP 能耗
排名
国家或地区
单位GDP 能耗
1
中国香港
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以色列
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瑞士
0.1009
8
新加坡
0.1570
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日本
0.1121
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南非
0.8186
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丹麦
0.1234
102
印度
0.8411
6
英国
0.1234
104
中国大陆
用户：福建某化工溶液有限公司机型：PD280/Q4螺杆膨胀机组热源：低压水蒸气原工艺：直接排放至大气现工艺：低压水蒸汽，通过蒸汽型ORC 螺杆膨胀发电机组，产生~260kW电能后冷凝为冷凝水后再排放。
余热利用解决方案
低压蒸汽余热回收发电工程实例
用户：山西某化工厂机型：PF710/Q8.5螺杆膨胀发电机组热源：低压水蒸气原工艺：直接排放至大气现工艺：低压水蒸气，通过2台蒸汽型螺杆膨胀发电机组，产生2*590kW电能后冷凝为冷凝水，循环再利用
ORC螺杆膨胀机
利用热源加热制冷剂产生压力，推动膨胀机做功发电
ORC螺杆膨胀发电机组
ORC螺杆膨胀发电机组
ORC（Organic Rankine Cycle）——有机工质朗肯循环其实质是利用余热与环境温度之间的温差，余热热源加热有机工质产生压力，将热能转化为压力能，推动膨胀机做功，带动发电机输出高品位的电能，回收中低品位热能。
有色冶金工业余热
我国有色冶金行业的余热占60%，其中烟气余热占80%，中、低温烟气余热的回
收利用基本上处于空白状态。据不完全统计蕴含可用的热能约0.5亿 tce/a，潜在
发电能力相当于2个三峡。
石油化工建材水泥机车地热太阳能
市场背景
ORC螺杆膨胀发电机组
ORC螺杆膨胀发电机组螺杆压缩机工作原理
ORC螺杆膨胀发电机组 ORC膨胀机热源适用范围
ORC螺杆膨胀发电机组
ORC螺杆膨胀机已批量生产B、C、D、E、F、G、H、J等八种规格单机发电功率50~1400kW
ORC螺杆膨胀发电机组无油螺杆膨胀机系列
ORC螺杆膨胀发电机组
带减速齿轮的 ORC无油螺杆膨胀机系列
ORC螺杆膨胀发电机组 ORC螺杆膨胀发电机组流程图
余热利用解决方案
热液余热回收发电工程实例
用户：湖北某集团合作单位：清华大学、中船重工、民船中心机型：PD110/S87-4螺杆膨胀机组热源：蒸汽冷凝水原工艺：通过冷却水将87℃蒸汽冷凝水降温至60℃以下循环使用。现工艺：通过热液型ORC螺杆膨胀发电机组将蒸汽冷凝水从87℃降温至60℃循环使用，同时输出~100kW电能。
ORC螺杆膨胀发电机组 ORC螺杆膨胀机热力循环压焓图
ORC螺杆膨胀发电机组
ORC螺杆膨胀发电机组
ORC螺杆膨胀发电机组
160kW热水型ORC螺杆膨胀发电机组试验站台
余热利用解决方案
余热利用解决方案
余热利用解决方案
SOLUTION 热水(热液) 余热回收
余热利用解决方案
现状
解决方案
化工工艺中，产生许多高
电机发电。
余热利用解决方案
低压蒸汽余热回收发电工程实例
用户：山东某公司机型：PC250/Q3.4螺杆膨胀机组热源：低压水蒸气原工艺：直接排放至大气现工艺：低压水蒸汽，通过蒸汽型ORC 螺杆膨胀发电机组，产生~220kW电能后冷凝为冷凝水后再排放。
余热利用解决方案
低压蒸汽余热回收发电工程实例
ORC螺杆膨胀发电机组螺杆膨胀机工作原理
ORC螺杆膨胀发电机组
余热/余压类型
螺杆膨胀机分类
解决方案
基本原理
水蒸汽 (带压力)
水蒸汽螺杆膨胀机
利用水蒸汽压力直接膨胀，推动膨胀机做功发电
各种带压气体
水蒸汽热水烟气发动机尾气
气体螺杆膨胀机
利用气体压力(如管道天然气)直接膨胀，推动膨胀机做功发电
温冷凝水、热水、热油等高温液体，需要通过风冷或水冷的方式降温后循环利用。
采用热液型ORC膨胀发电机组, 通过有机工质吸收热液中的热量，转化为机械能，推动发电机发电。
余热利用解决方案
热液余热回收发电工程实例
用户：山东某化工有限公司机型：PD185/S85螺杆膨胀机组热源：热化工流体原工艺：通过冷却水将化工流体从85℃降温至65℃循环使用。现工艺：通过热水型ORC螺杆膨胀发电机组将化工流体从85℃降温至65℃循环使用，同时输出~150kW电能。
中国制冷学会成立四十周年纪念大会技术创新论坛
ORC螺杆膨胀发电机组
ORC screw expansion generator set
李军
武汉新世界制冷工业有限公司
中国制冷学会成立四十周年纪念大会技术创新论坛
目录一、市场背景二、ORC螺杆膨胀发电机组三、余热利用解决方案
市场背景
中国单位GDP能耗偏高
0.9084
中国单位GDP能耗是日本的8倍，是世界平均水平的2.2倍，能源浪费可谓触目惊心！
市场背景
低温余热资源
我国工业用能中近60-65%的能源转化为余热资源，其中温度低于350℃以下的低温余热，约占余热总量的60%，目前技术尚无法实现对其有效的回收利用，排放至大气，造成能源浪费和环境热污染。
Hale Waihona Puke 余热利用解决方案低压蒸汽余热回收发电工程实例
用户：浙江某新材料有限公司机型：PJ1000/Q11螺杆膨胀机组热源：低压水蒸气原工艺：通过风冷换热器冷凝后回收现工艺：低压水蒸汽，通过4台蒸汽型 ORC螺杆膨胀发电机组，产生4*900kW 电能后冷凝为冷凝水后回收利用。
“十一五”以来，我国已开始重视余热回收，但由于技术原因及经济性，350℃以下的余热资源仍然浪费严重。
市场背景
钢铁工业余热
2010年，我国钢铁工业能耗占全国总能耗的16.3%，产值却只占GDP的3.2%，是名副其实的能耗大户。 1、炼铁高炉产生的90℃冲渣循环热水 2、带钢连续退火机组300℃烟气 3、高炉、烧结机、热风炉、加热炉、干息焦等烟气余热 4、转炉产生的饱和蒸汽
余热利用解决方案
热液余热回收发电工程实例
委托试验方：华中科技大学能动学院热源：90℃高温热水
余热利用解决方案
SOLUTION 低压蒸汽余热回收
余热利用解决方案
现状
解决方案
大量无法利用的低压水蒸汽，采用蒸汽型ORC膨胀发电机组，
直接排放至大气。
通过有机工质吸收水蒸汽冷凝热
，将热能转化为机械能，推动发