低温余热发电ORC有机朗肯循环技术及其产业化23页PPT
6-6 低温发电 · 中低温有机朗肯循环发电ORC技术与应用、商务模式 -2017.09.26
2017.09
南京
目录
一. 该技术解决什么问题？低温余热发电
二. 技术原理？有机朗肯循环发电技术 三. 哪些热源条件适用？高耗能领域 四. 热水, 蒸汽. 烟气怎么用? 应用实例 五. 该技术提供什么服务模式？商务模式
该技术解决什么问题？
1
中低温余热利用发电
目前中高压余热蒸汽（>5barg）和高温烟气余热（>350℃)回收发电技术及应用已成熟。
低温余热热水、蒸汽、烟气（<350℃ ）回收市场潜力巨大，可采用ORC余热发电技术。
21
04
ORC发电技术支持政策
我国“十三五”将加快推进工业节能，重点推进煤炭、电力、钢铁、有色、石油石化、 化工、建材、轻工、纺织等13个行业节能减排，加快节能减排技术推广应用，加大对工业余 热的综合梯级利用。 国家在大型环保及资源综合利用设备、 余能回收利用领域突破重大关键节能技术、重点 节能低碳技术推广、节能与能效提升技术创新、工业余能深度回收利用及提高工业余能回收 利用效率、提升节能技术装备供给水平、有序推进地热发电等方面逐步重视，不断出台政策 予以大力支持。
13
03
余热发电应用 —— 综述
非工业应用
地热能
生物质能
太阳能
工业应用
钢铁冶金
核能热电
化工石油 自动并网发电
水泥建材
化肥制药
印染造纸 14
热水、蒸汽、烟气如何用?
4
应用场合实例(1)(2)(3)
15
1-2. 化工行业 — （热水） 化工行业 热水余热利用示意图
37℃
冷却循环水
热水槽
95 ℃~ 140℃
低温余热发电有机朗肯循环技术及其产业化共25页
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
低温余热发电有机朗肯循环技术及其产业 化
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。பைடு நூலகம்起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
朗肯循环 ppt课件
3
2' 热用户
背压式缺点： • 热电互相影响 • 供热参数单一
30
抽汽调节式热电联产(供)循环
过热器
汽轮机 发电机
锅炉 调节阀
冷却水 冷凝器
抽汽式热电联 供循环, 可以自动 调节热、电供应比 例，以满足不同用 户的需要。
水泵 2 加热器 水泵 1
31
α kg
抽汽
6 5
4
3
给水
(1-α )kg
冷凝水
抽汽式回热
混合式回热器
22
蒸汽抽汽回热循环
T
1
1kg 6 kg
a
4 5 (1- )kg
3
2
1 1kg
a2
α kg
6
3
5
4
(1-α )kg
由于T-s图上各点质 量不同，面积不再 直接代表热和功
s 1kg 5
a kg (1- )kg
4
23
抽汽回热循环的抽汽量计算
炉
发电机 34 给水泵 s 压缩
4
2
41 锅炉 p 吸热
凝汽器
3 给水泵
郎肯循环
8
郎肯循环pv图
3 凝汽器 p 放热
1
34 给水泵 s 压缩
41 锅炉 p 吸热 2
v
9
郎肯循环Ts和hs图
12 汽轮机 s 膨胀 34 给水泵 s 压缩
23 凝汽器 p 放热 41 锅炉 p 吸热
T
h
1
1
4
4
2
3
2
3
s
s
10
郎肯循环功和热的计算
汽轮机作功： ws,12 h1h2
凝汽器中的定压放热量： h q2 h2h3
朗肯循环PPT课件
2
s
第10页/共30页
蒸汽初压对朗肯循环热效率的影响
t1 , p2不变，p1
T
5' 5
4' 4
3
1' 1 6'
6
2' 2 s
优点：
• T1
t
• v2' ，汽轮机出口
尺寸小
缺点： • 对强度要求高
•轮机x2'安不全利。于一汽般
要求出口干度大 于0.85~ 0.88
第11页/共30页
蒸汽初温对朗肯循环热效率的影响
p1 , p2不变，t1
T
1' 1
优点：
• T1
t
• x2' ，有利于汽机
安全。
缺点：
56ຫໍສະໝຸດ • 对耐热及强度要4求高，目前最高
3
2 2'
初温一般在550℃ 左右
s •尺v寸2' 大汽机出口
第12页/共30页
乏汽压力对朗肯循环热效率的影响
p1 , t1不变，p2
优点：
• T2
t
T
5 4 4' 3 3'
热效率：
s
1 ha h2
t,RG
h1 ha
1 ha h2
h h' 1 第2a2页/共30页
为什么抽汽回热热效率提高？
T
1
推导得出
6
1kg kg
t,RGa 1
4 5 (1- )kg
h1 h2'
h2 h2'
1
h1
ha
3
2
t,RG t
简单朗肯循环：
s
t
朗肯循环热效率PPT课件
现代蒸汽动力厂循环，即使采用超高蒸汽参数、回热、 再热等措施，其热效率仍不超过50%。 为了能有效的利用火力发电厂的“废热”
热电循环
第31页/共59页
1、定义
§11.3 热电循环
为了供热，热电厂需装设背压式或调节抽汽式汽轮机。 背压式热电循环 调节抽汽式热电循环
第32页/共59页
第15页/共59页
§10.2 回热循环与再热循环
1、抽汽回热循环
第16页/共59页
第17页/共59页
第18页/共59页
第19页/共59页
第20页/共59页
第21页/共59页
第22页/共59页
第23页/共59页
2、再热循环
①工作原理
高压汽轮机
低压汽轮机
再热后的蒸汽称为再热蒸汽，它 的温度和压力分别称为再热温度 和再热压力。 再热温度往往与初温相同。
塞尔（Diesel）循环
第44页/共59页
2、定压加热循环
实际工作原理图
⑴实际循环工作原理
➢吸气冲程0-1；
➢压缩冲程1-2；（空气被绝热压缩 到燃料的着火点以上）
➢燃烧过程2-3；
由装在气缸顶部的喷嘴将燃料喷入汽缸，燃 料的微粒遇到空气着火燃烧。随着活塞的移 动，燃料不断喷入、不断燃烧，这一燃烧过 程2-3的压力基本保持不变。
温度直接将燃料点着燃烧。
（3）从热力过程的角度来分：
第36页/共59页
1、定容加热循环
（吸气过程中，气阀节流， 略低于大气压力）
（由于排气阀的阻力，排气压力略高于大气压力）
第37页/共59页
（1）
（2）
（3）
定熵膨胀做功
第38页/共59页
朗肯循环 ppt课件
18
蒸汽再热循环的实践
• 再热压力 pb=pa0.2~0.3p1 • p1<10MPa，一般不采用再热 • 我国常见机组，10、12.5、20、30万机组， p1>13.5MPa，一次再热 • 超临界机组， t1>600℃，p1>25MPa，二 次再热
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蒸汽再热循环的定量计算
吸热量：
T
1a
q 1h 1h 4h ah b
•尺v寸2' 大汽机出口 15
乏汽压力对朗肯循环热效率的影响
p1 , t1不变，p2
优点：
• T2
t
T
5 4 4' 3 3'
1 6
2 2'
s
缺点：
•受环境温度限制， 现在大型机组p2为 0.0035~0.005MPa， 相应的饱和温度约为 27~ 33℃ ，已接近事 实上可能达到的最低 限度。冬天热效率高
炉
发电机 34 给水泵 s 压缩
4
2
41 锅炉 p 吸热
凝汽器
3 给水泵
郎肯循环
8
郎肯循环pv图
p 4
3
12 汽轮机 s 膨胀
23 凝汽器 p 放热
1
34 给水泵 s 压缩
41 锅炉 p 吸热 2
v
9
郎肯循环Ts和hs图
12 汽轮机 s 膨胀 34 给水泵 s 压缩
23 凝汽器 p 放热 41 锅炉 p 吸热
?优点可兼作除氧器?缺点回热器投资缺点25改变循环参数提高初温度提高初压力降低乏汽压力改变循环形式回热循环再热循环改变循环形式热电联产燃气蒸汽联合循环新型动力循环igccpfbccc给水泵热用户汽轮机过热器锅炉用发电厂作了功的蒸汽的余热来满足热用户的需要这种作法称为热电联产供
低温余热发电有机朗肯循环技术
低温余热发电有机朗肯循环技术1. 引言嘿，大家好！今天我们来聊聊一个听上去有点高大上的话题——低温余热发电的有机朗肯循环技术。
别被这个名字吓到了，其实它的原理就像做菜一样，简单却又充满了创意。
你有没有想过，生活中那些被我们忽视的热量，竟然可以变成电？这就像在厨房里，随手一捡就能做出一道美味的佳肴。
走吧，我们一起去探探这项技术的神秘面纱。
2. 低温余热的来源2.1 什么是低温余热？首先，咱们得明白什么是“低温余热”。
简单来说，就是那些在工业生产中或是生活中产生的热量，温度一般在100℃以下，听起来是不是很普通？但是，这些热量如果用得当，可是能为我们带来不少电能。
就像是你家里的热水器，烫得发热，但如果只让它热水，不让它做点别的，那真是白白浪费了。
2.2 余热的应用场景那么，这些余热都来自哪儿呢？想象一下工厂的烟囱、汽车的排气管、甚至你那杯刚泡好的热茶，都是余热的潜力股。
可惜的是，很多时候这些热量就像个小孩子，虽然有潜力，却没人好好引导。
我们就需要像是有机朗肯循环技术那样，给这些热量找个好归宿，真是个聪明的主意呢！3. 有机朗肯循环的工作原理3.1 循环过程好，现在我们来聊聊有机朗肯循环的工作原理。
别担心，听起来复杂，其实就像是在做一场热量的“游乐园”之旅。
首先，我们有一个热源，这就是我们的低温余热。
它通过一个热交换器，把热量传递给一种特殊的有机液体。
说到这里，可能有人会问：“这有机液体到底是什么？”哈哈，简单说，它就是个能在低温下“嗨”的好东西，像个爱玩水的孩子。
3.2 发电过程当这个有机液体吸收了热量后，就会开始变成气体，像气球一样鼓起来。
这时候，气体会推动涡轮，涡轮转动就能发电。
听起来是不是很神奇？就像是把一团热气变成了电流，真是太酷了！而且，循环结束后，这些气体又会冷却，重新变回液体，整个过程就这样循环往复，就像是我们生活中的每一天，有起有落。
4. 技术的优势与挑战4.1 优势那么，这项技术有什么好处呢？首先，利用低温余热发电，可以有效提升能源利用效率。
ORC低温余热发电技术
基于有机朗肯循环的ORC低温余热发电技术伴随国际能源价格持续上涨，及对可再生能源、清洁能源的呼声日益升高，有机工质朗肯循环(Organic Rankine Cycle简称ORC)低温发电技术在国际电力工业市场已经成为一个异军突起的黑马。
典型的蒸汽动力发电系统，其工作循环可以理想化为由两个可逆定压过程和两个可逆绝热过程组成的理想循环，包括以下四个热力学过程：第一步：定压吸热过程，第二步：绝热膨胀过程，第三步：定压放热过程，第四步：绝热加压过程。
该热力循环理论是由19世纪苏格兰工程师W.J.M.Rankine提出，为纪念其取得的成就，蒸汽动力装置的基本循环亦称为为朗肯循环(Rankine Cycle)。
有机工质朗肯循环专指以低沸点(蒸发温度38度，正戊烷)氟碳氢化合物为循环工质的热力系统，ORC低温发电技术就是基于这一工作过程的发电系统，也称有机工质朗肯循环发电。
ORC低温发电技术，这里低温泛指的温度小于150度但大于90度的热源，其低温热源是工业过程废热、太阳能、海洋温差、地热等清洁能源，技术突破点在于研究更低的热源温度以驱动透平做功发电，以适应更多的工况条件。
尽管发电效率低于传统火电，但由于使用的是清洁能源及工业过程中被废弃的低品质余热，因此在国际能源市场发展迅速。
常规的化石燃料发电技术(火力发电)，即利用煤炭、重油或天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气冲转汽轮机驱动发电机来发电。
这个系统中的循环工质是除盐水，由于水的物理性质(一个大气压，100度蒸发)，因此传统电力工业追求的是更高的温度计压力，以提高发电效率，如：超临界、超超临界等。
但是提高发电效率的同时，也带来了环境污染、粉尘、气候变化等负面因素。
因此在低温发电领域，ORC与传统的发电技术相比，具备以下几个优势：1)有机工质具有良好的热力学性质，低的沸点及高的蒸气压力使0RC方法比水蒸气朗肯循环具有较高的热效率，对较低温度热源的利用有更高的效率。
有机朗肯循环中低温余热发电技术.
段和设备。同时，这项技术还可以推广到可再生能源 发电系统中，（如地热、太阳能和生物质能）为可再 生能源发电提供关键技术和设备。
10
Depart. Thermal Energy & Refrigeration Eng.
有机工质朗肯循环中低温余热发电 关键设备之一
螺杆膨胀机简介
螺杆膨胀机的基本构造
螺杆膨胀机是一种依据容积变化原理工作的 双轴回转式螺杆机械。它的结构与螺杆压缩机 基本相同，主要由一对螺杆转子、缸体、轴承 、同步齿轮、密封组件以及联轴节等零件组成 ，结构简单，其气缸呈两圆相交的“∞”字形 ，两根按一定传动比反向旋转相互啮合的螺旋 形阴、阳转子平行地置于气缸中。
9
Depart. Thermal Energy & Refrigeration Eng.
有机工质朗肯循环余热发电原理
有机工质朗肯循环系统能够实现余热回收和发电的最 低余热资源温度可到80℃，（这一温度还可降低，但 发电效率会降低，影响经济性）这是常规发电技术不 能做到的（常规发电要求热源温度在350℃以上），
2.透平进排气压力低，蒸汽体积较大，透平通流面积较大。 3.通常透平进口蒸汽需具有一定的过热度，在余热锅炉中必然要
设置过热蒸汽加热段，余热锅炉的结构比较复杂。 4.需要较多的运行、维修人员，运行成本较高。 5.单机容量不能太小,系统满负荷运行率不高。 6.一般只适用于烟气温度高于350℃以上的余热。
余热余压利用工程是我国《节能中长期发展专 项规划》中的十大重点节能工程之一。目前在我 国工业的各个领域中存在大量的低温余热资源（ 350℃以下，低压或常压），由于缺乏有效的技术 手段而没有得到充分利用，传统发电技术的工作 参数大多为高参数、大容量，无法利用这部分较 为分散但总量巨大的能源。而利用有机工质朗肯 循环，开发新型、高效的低温余热发电系统，对 于提高我国能源利用率、节能减排，保护环境具 有重要的意义。
有机朗肯循环(ORC)中低温余热发电与工业余热利用
技术应用背景 有机朗肯循环(ORC)余热发电技术 研究概况 关键设备与技术 工业余热回收利用
建议和总结
有机工质朗肯循环中低温余热发电
关键设备之一
螺杆膨胀机简介
螺杆膨胀机的基本构造 螺杆膨胀机是一种依据容积变化原理工作
的双轴回转式螺杆机械。它的结构与螺杆压缩机 基本相同，主要由一对螺杆转子、缸体、轴承、 同步齿轮、密封组件以及联轴节等零件组成，结 构简单，其气缸呈两圆相交的“∞”字形，两根 按一定传动比反向旋转相互啮合的螺旋形阴、阳 转子平行地置于气缸中。
不同国家ORC发电机组的装机数量
国外的研究应用状况
国外ORC技术已成功商业化，涌现出许多ORC设计与制造厂，如美国 ORMAT公司、意大利Turboden、德国GMK公司等，普惠、GE、三菱等著名 叶轮机械设计制造企业也成立了专门的ORC公司。
国内的研究应用状况
国内对于ORC发电技术的研究较多，目前仍需要深入 解决理论研究与工程实际相结合问题，ORC发电系统的工 程化应用仍需要有多项关键技术攻克。
资源范围，为建材、冶金、化工等行业的低温余
热资源回收提供了技术手段和设备。
同时，这项技术还可以推广到可再生能源发 电系统中（如地热、太阳能和生物质能），为可 再生能源发电提供关键技术和设备。
可利用的余热
余热温度范围： 80－350℃ 余热的形态： 烟气，蒸汽，热水 可以扩展的应用：
地热利用、太阳能利用、生物质能。
我校在有机工质朗肯循环发电的研究
天津大学热能工程系和教育部“中低温热能高效利 用”重点实验室对有机工质的热物理性质及热力循环的 研究水平位居国内领先水平，在ORC技术的理论与实验研 究中均取得了具有实用价值的成果。
早在上世纪70年代，即建成了国内首台ORC太阳能热 发电（1kW）实验系统，并取得了大量运行实验数据，近 年，发表多篇关于ORC系统的理论实验研究论文，同时拥 有多项关于有机工质及ORC系统构成的发明及实用新型专 利。