低能级热能的利用开山ORC螺杆膨胀发电站Low
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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低温余热发电的利用技术
低温余热发电的利用技术作者：郑杰来源：《科学与技术》 2019年第1期摘要：余热资源来源丰富，按温度等级被分为（＞400度）高温余热、（250-～400度）中温余热、（＜250度）低温余热。
其中，高温、中温余热的热源品质较高，可选择余热利用方法较多，可选择各种型式的换热设备、拖动设备、发电设备。
低温余热的利用方法选择相对较少，低温余热只能产生热水或者低参数的蒸汽，应用领域相对较少。
所以，有时只能希望用来发电，接下来举例详细分析利用低温余热资源发电的方法。
关键词：低温余热；螺杆膨胀机；ORC发电1.低温余热发电利用的技术路线1.1 低温余热利用简介低温余热是指热源温低于250度，而常规汽轮机发电需要的蒸汽参数最低为1.27Mpa，温度为340度，即使补汽凝汽式机组的补汽，参数也在0.25MPa，温度200度。
余热用于发电的应用需要将热源换热成热水或者蒸汽，考虑换热器的换热效率、换热面积等因素，换热器最低要保证20度左右的端差，而温度140度蒸汽对应的饱和压力0.36Mpa（ａ），已不适用于常规汽轮发电机组。
因此，当余热热源温度在低于160度的热源就很难利用。
1.2 低温余热发电利用方式烧结厂全厂的热平衡，已没有能与之匹配简洁有效的直接利用方式，只能用来发电。
如果用来发电，可采用两种方式：1）将烟气换热成压力0.36MPa（ａ）、温度140度或者更低参数的饱和蒸汽，选用低品位热能汽轮机或者螺杆膨胀机进行发电；2）将烟气换热成热水，通过热水－制冷剂换热连接ORC发电系统直接发电。
2 低品位热能汽轮机或者螺杆膨胀机发电2.1 螺杆膨胀机工作原理：1）进气过程：介质经进气口进入转子的齿间容积后，将推动转子旋转，并使齿间容积不断扩大。
2）膨胀过程：随着齿间容积继续增大，介质体积膨胀温度降低，同时输出动力到转子的伸出轴处。
3）排气过程：当齿间容积排气口相通时，便开始排气过程，直至齿间容积减少为零，完成一个工作循环为止。
ORC螺杆膨胀发电机组
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
0.0673
7
以色列
0.1570
2
瑞士
0.1009
8
新加坡
0.1570
3
日本
0.1121
100
南非
0.8186
4
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
热泵与ORC在热水余热利用中的应用研究
第3期李金马，等:热泵与ORC 在热水余热利用中的应用研究-123 -\生产与应用1Xz热泵与ORC 在热水余热利用中的应用研究李金马1，蒋俊彦2,郑昭2(1.河北新欣园能源股份有限公司，河北黄骅061106； 2.中国船舶集团有限公司第七一一研究所，上海201108)摘要：以100t/h 的 水，热水 为110-180 a 为例，分别计算 水 气 ORC 热水 发 。
采 标油折算的方法分别对 法收益进行比较，结 ： 压力 0电MPa 时，采进行 产生的收益：于ORC 系统。
压力高于0.2 MPa 时，选用ORC 进行热水 发电优于采对 进行 。
关键词： ；水；;ORC ；回中图分类号:TQ015Q ；TK284文献标识码：B文章编号：1008-021X ( 2021) 03-0123-03Application of Heat Pump and ORC o Utilization of Hot Water Waste HeatLi Jinm (a , Jiang Jinny a n 2 , Zheng Zhao 1(1.Hebei Xinxinyuan Energy Co.,Lth.,Huanghua 061106,China ；2.Shanghai Ma —ne Diesel Engine Research Institute ,Shanghai 201108,China )Abstract ： Hot water 0 one of the carriers of indust/al waste heat- Heat pump recove — of hot water fash steam and ORC recove —of hot water waste heat for power generation are two important methods of hot water waste heat utilization. This article takes 100OnChour of hot water and hot water temperature of 110 〜180 a as an example to calculate the amount of fash steam recoveredby the heat pump and the amount of electricity generated by ORC hot water waste heat- The oil conversion method 0 used tocompare the revenues of the two methods - The results show that when the fash steam —cove — pressure 0 lower than 0Q MPa , the heat recoverg of the steam —coverg using the heat pump 0 better than the ORC system. When the pressure of recovered fashsteam 0 higher than ON MPa , P 0 better to choose ORC for hot water waste heat power generation than heat pump to recoverf —h steam .Key words ：w —to heat ； hot water ； heat pump ； ORC ； recove —水是工业 的载体之一， 水ORC 水 发的热水 利 法。
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。
ORC低温发电技术及需求
ORC低温发电技术及需求随着环境保护和可再生能源的重视，低温发电技术受到了广泛关注。
ORC（Organic Rankine Cycle）是一种利用低温热能进行发电的技术，具有很高的发电效率和环境友好性。
本文将介绍ORC低温发电技术的原理和应用，并探讨其未来的需求。
ORC低温发电技术是一种利用有机工质代替水蒸汽作为工作流体的发电技术。
在ORC循环中，有机工质在低温下受热蒸发，然后蒸汽驱动涡轮机运转，产生电能。
相比于传统的水蒸汽循环发电技术，ORC循环能够在较低的温度下工作，从而可以更有效地利用低温热能。
此外，由于有机工质的选择范围较广，可以根据实际应用的需求选择合适的有机工质，进一步提高发电效能。
ORC低温发电技术在一些具体应用中已经得到了成功的实现。
例如，地热能发电就是其中一种重要的应用形式。
地热能是地球内部的热能，可以通过钻井等方式将其获得。
由于地热能的温度较低，传统的水蒸汽循环发电技术难以利用。
而采用ORC低温发电技术，可以将地热能有效转化为电能，实现可持续发展。
除了地热能之外，还有其他一些低温热源可以利用ORC低温发电技术进行能量回收。
例如，工业废热、太阳能光热发电以及生物质燃烧等都可以作为低温发电的热源。
通过采用ORC低温发电技术，这些低温热源可以被高效地转化为电能，提高能源利用效率。
未来，随着对可再生能源需求的不断增加，ORC低温发电技术将会迎来更大的发展空间和需求。
首先，随着环境保护意识的增强，人们对清洁能源的需求将逐渐增加。
ORC低温发电技术可以有效利用低温热能，减少对传统能源资源的依赖，从而满足清洁能源的需求。
其次，随着工业发展和能源消耗的增加，产生的废热也会大幅增长。
工业废热是一种潜在的低温热源，通过采用ORC低温发电技术可以将这些废热回收，减少能源浪费。
此外，随着科技进步和技术创新，ORC低温发电技术的性能和成本也会持续改善。
新材料和工艺的应用，以及对有机工质性能的不断优化，将进一步提高ORC低温发电技术的发电效率和可行性，进而推动其需求的增加。
余热回收利用报告
余热回收利用报告第一篇：余热回收利用报告关于“第八届余热回收利用研讨会”学习报告11月1号有幸参加了“第八届余热回收利用研讨会”，通过参加此次研讨会了解了国内外在余热回收利用方面的新技术，其中一些技术已经用于实践生产，并取得了良好的经济效益，以下是本次报告主要的内容：1、介绍余热综合利用的潜力及必要性；2、介绍国内外关于钢厂余热回收利用的最新技术。
3、总结适用于我公司的余热再回收技术。
一、余热综合利用的潜力及必要性。
钢铁工业是能源消耗的大户，我国钢铁工业生产过程中的能源有效利用率仅为30%左右，能源使用效率的低下造成钢铁企业能源成本增加，产品竞争力下降。
钢铁行业在生产过程中产生大量余热能源，吨钢产生的余热总量约占吨钢能耗的37%。
我国大型钢铁联合企业余热、余能资源的回收利用率约为30%-50%，但与国际先进水平相比仍有很大的差距。
国际平均利用率达80%以上，我们的节能工作仍有很大的空间，大量的余热资源可以回收产生蒸汽，做好余热蒸汽的回收和科学利用可以使钢铁企业对一次能源的需求量减少约8%。
当前，在钢铁行业面临产能过剩、结构调整、资料能源成本和环保代价日益加大，回收余热、余能越来越受到关注，成为钢铁企业节能降耗、降低成本的重点。
二、现国内在余热回收方面的研究及应用于实际工业生产的最新技术。
研究一：提高换热器的换热效率，改善换热器的换热结构及材质，使换热器能够在更加恶劣的换热环境下使用。
在节能减排的新形势下天津大学朱教授发明了新一代高效节能平行流管壳式换热器，实现了换热器管/壳程空间可控的纯逆流，提高了总传热效率30%-60%,降低运行阻力20%-70%，大大降低了动力设备的能耗，节能15%-40%、节材20%-40%、节地30%-70%，此项研究成果已获得国家相关部门认可并已应用于实际生产当中。
设计原理：传统管壳式换热器由折流板改变流体方向，通过冷热介质在管内外的换热，使工质达到冷却或加热的目的，而朱教授摒弃了这种以碰撞形式进行换热的方式，改变管子表面形状，优化换热器结构，使管内外流体形成纯逆流流动，这样大大降低了运行工质的阻力，使阻力仅为原来运行的40%-50%，达到节能的效果。
低品位能源发电讲解
摘要近年来，由于能源利用效率低困扰着我国经济和社会发展，节能问题越来越受到社会各界的重视，同时各种节能新技术新设备大量涌现出来。
低品位能源的有机工质双循环螺杆膨胀机余热回收发电技术就是一种新型的能量回收技术。
通过理论分析计算和实验验证，对有机工质双循环螺杆膨胀机系统进行研究。
首先根据工程热力学基本原理，分析了系统的基本运行原理，提出了系统运行可采用的两种方式:蒸汽动力循环和汽液两相循环方式；说明了确定系统各主要参数（包括换热器和冷凝器的温度压力参数、热负荷及系统冷却水量、发电功率等）的方法以及系统冷却方案的选择。
最后，进行有机工质双循环螺杆膨胀机系统的实验初步设计。
在设计过程中，进行实验设备的初步选型，了解主要实验设备的型号和技术参数，简单说明螺杆膨胀机性能的测试方法，为将来实际操作过程积累经验。
通过对这种新型低品位能源回收技术的研究，已经说明了它在技术和经济上都是可行的。
有机工质双循环螺杆膨胀机余热回收发电技术的研究成果，不仅为将来系统的实验研究提供了理论基础，考虑到中国的实际国情，它为提高我国的能源利用效率提出了一种新的解决方法，在工程应用上有重要意义。
关键词：循环；螺杆膨胀机；有机工质ABSTRACTIn recent years, because low energy usage persecutes the development of economy and society, people attach important to energy conservation problem more and more, and many new technology and equipment appear. The organic working fluids bicirculating screw expander power generation technology of surplus heat recovery is just a new energy recovery technology.Organic working fluids bicirculating screw expander system is researched by theoretical analysis and computer simulation. Firstly, based on the basic principles of engineering thermodynamics, the basic operation principles of this system is analysed, two adoptable ways of system operation are put forward: vapour power cycle way and vapour-liquid two-phase cycle way; then the method to determine the main parameters (included temperature, pressure and heating load of evaporator and condenser, cooling water mass, electric power and so on) and the choice of system cooling program are illustrated. After that, The preliminary design experiments are done for Organic working fluids bicirculating screw expander system. In the design process，we have a simple selection about Experimental equipments and get to know Experimental equipment type and technical parameters. It is necessary for specifying the test methods of screw expander.By the research on this new surplus heat recovery technology, the thesis has approved its feasibility in both technical and economical. Its research conclusions not only supply the theoretical basis for the future experimental research, considered the situation of our country, it puts forward a new settlement to increase energy useage, and so has an important meating in engineering application.Keywords:Cycle；Screw；expander；Organic；working目录第一章绪论 (1)1.1 螺杆膨胀机 (1)1.2螺杆膨胀机技术国内外发展概况及现状 (2)1.3 螺杆膨胀机余热回收发电技术特点及应用领域简介 (3)1.4 问题的提出 (6)1.5 课题主要研究内容 (7)第二章有机工质双循环螺杆机系统原理 (8)2.1 有机工质双循环螺杆机系统组成及特点 (8)2.2 有机工质蒸汽动力循环和有机工质汽液两相动力循环 (9)2.3确定系统各主要参数的方法 (10)2.3.1 确定冷凝器的温度压力参数 (11)2.3.2确定换热器的温度压力参数 (12)2.3.3 确定系统其余参数 (14)2.4 计算实例 (16)第三章实验系统初步设计 (22)3.1实验系统概述 (22)3.1.1实验系统介绍 (22)3.1.2实验方法 (22)3.1.3实验目的 (23)3.2 实验测量系统 (23)3.3实验测试方法 (26)第四章系统的循环工质选择要求及经济和环保效益 (28)4.1 低沸点工质的重要性 (28)4.1.1低沸点工质介绍 (28)4.1.2系统对低沸点工质的基本要求 (28)4.2效益分析 (29)4.2.1经济效益 (29)4.2.2环保效益 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录1 水及一些常见低沸点工质的特性参数 (35)附录2 R113工质的热物性参数表 (36)第一章绪论当今，节能问题越来越受到社会各界的关注，我国节能工作的总要求是：落实节约资源的基本国策，加快结构调整，推进技术进步，加强法制建设，深化体制改革，强化宣传教育，调动市场主体节约资源的积极性，逐步形成节约型的增长方式和消费模式，实现经济社会可持续发展。
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ORC螺杆膨胀发电机技术特征及优势 ORC Technical Features and Advantages 效率最高 意味着同等数量的余热可以发出更多的电力！
Max. efficiency
等熵效率是用来衡量膨胀主机 热力完善度的重要指标，等熵 效率高，能量的转换效率也就 越高。 根据美国GE公司的测试报告以 及天津市政府组织专业机构的 检测报告，开山的螺杆膨胀机 等熵效率高达85－88%。 跨国公司的离心膨胀发电机自 我报告等熵效率大约为80%.
天津天丰钢铁ORC膨胀发电站
ORC螺杆膨胀发电机技术特征及优势 ORC Technical Features and Advantages
产品谱系最齐全
可以适应任何流量的余热资源
Most complete range of products 开山ORC螺杆膨胀发电站 开山ORC螺杆膨胀发电站的单机名义净发电量：1.5－5300 kW （“任何有余热的拐角和空间都可以装上开山膨胀机”） 净发电热效率：8.4 – 12.8% 制冷工质：R245fa 或特种设计所需工质 净发电功率范围：0 – 100% 我们已经掌握螺杆膨胀机频繁起停机的技术
中高温余热资源有成熟技术可以回收利用，但低温余热资源在 开山之前尚无成熟技术可以回收利用，而低温余热资源数量巨大。 并且地球上存在大量的包括地热能在内低品位能源，但开发较为困 难。应用开山技术可以回收利用低温余热资源和开发低品位能源。
有机朗肯循环（ORC）与余热回收 Organic Rankine Cycle and Waste Heat Recovery
• 利用液化天然气气化过程中的冷源发电
• 任何有温差、压差的场合均可发电 • 应用于地热发电 • 应用于太阳能光热发电 • 应用于生物质发电
低能级热能的利用：开山ORC螺杆膨胀发电站 Low-level Heat Application: ORC Power Station
开山ORC螺杆膨胀机主机 专为ORC开发的螺杆膨胀机，微油润滑 价格最有竞争性 可靠性高 （不能用压缩机做膨胀机） 超高的等熵效率(isentropic efficiency)： ≥85 - 88% 变工况性能好 对带液膨胀不敏感
浙江开山压缩机股份有限 公司通过ISO9001：2008 质量体系认证、 ISO14001：2004环境管 理体系认证、 GB/T28001－2001职业 健康安全管理体系认证。 通过CE、CCC、节能产品 转子动态测量仪 和煤安认证。 压力容器ASME体系认证。
德国进口HEXAGOON三座标测量仪
公司拥有完整的制造体系 Complete Manufacturing System
美国进口铸造自动化造型生产线
日本UNIACASEபைடு நூலகம்处理生产线
意大利FPT落地铣床
英国HOLROYD8EX螺杆转子铣床
公司拥有较为完整的体系认证和世界一流的检测设备 Certification System & World’s First-class Testing Equipment
ORC – 有机朗肯循环
ORC螺杆膨胀发电机应用领域 Application Fields of ORC Helical-lobe Swelling Generators
• 利用没有压力的废蒸汽发电 • 利用80℃以上低温热水发电 • 利用化工工艺流程中产生的热流体发电 • 利用发动机尾气和缸套冷却水发电 • 利用低温烟气发电
螺杆空压机测试实验室
膨胀发电机检测中心
开山在节能环保领域取得的成果之一 Kaishan’s Achievements in Environmental Protection
有机朗肯循环螺杆膨胀发电机组（Organic Rankine Cycle Helical-lobe Swelling Generator Set) ——全球领先的低温余热回收技术。