【HETA】ORC螺杆膨胀发电机组对余热的利用

我们接着分享去年在制冷学会四十周年纪念大会上的听课笔记。本篇分享的是余热利用：ORC螺杆膨胀发电机组。老规矩，先声明：技术没有好坏，只有是否适用，分享也不代表推荐，只供大家参考借鉴。

市场背景

 中国单位GDP能耗高。

中国单位GDP能耗是日本的8倍，是世界平均水平的2.2倍，能源浪费严重！

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，余热排放至大气还会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。

ORC原理

 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。

 预热器、蒸发器接受热源的热量，将工质加热成高温高压的蒸汽（非水蒸汽），然后进入膨胀机推动转子做工，同时降温降压。蒸汽从膨胀机排出后，进入油分离器，分离润滑油，气体进入冷凝器冷凝成液体，液体被液体泵升压，进入预热器、蒸发器，完成一轮循环。同时还存在的一路循环是润滑油在油分离器实现分离后，借助油泵输送至各润滑点，确保轴承等零件的润滑与降温。

O R C 循环中，工质的作用是将热源的热值提取出来，将温度转化为压力、动力，从而实现低温热源的动力输出。因为无压力、低压力的热源，无法利用其它办法实现热工转换，O R C 螺杆膨胀机是唯一选择。工质的选择很重要，对于发电效率的高低、机器设备的规格、造价等都有影响。

ORC膨胀机人员适用范围及类别

1、螺杆膨胀机分类

 2、ORC膨胀机热源适用范围  

3、类别  

无油螺杆膨胀机系列

带减速齿轮的 ORC无油螺杆膨胀机系列

ORC螺杆膨胀发电机组流程图

ORC螺杆膨胀机热力循环压焓图

余热利用解决方案

1、热水(热液) 余热回收  

现状：化工工艺中，产生许多高 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。

解决方案：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。

2、低压蒸汽 余热回收  

现状：大量无法利用的低压水蒸汽，直接排放至大气。

解决方案：采用蒸汽型ORC膨胀发电机组，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 电机发电。

3、柴油机 余热利用  

柴油机余热利用现状：柴油机余热的主要表现型式为缸套水和排烟，缸套水通过风冷(小型)或水 冷(大中型)，烟气一般直接排放，轮船用大型柴油机的排烟一般部分利用；

柴油机余热利用解决方案：采用ORC螺杆膨胀发电机组，有机工质先吸收缸套水热量，再进烟气换热器吸收排烟热量，然后进入膨胀机，推动发电机对外发电。

柴油机余热利用试验台