增设C_2蒸汽过热器提高余热发电能力的分析

本文以某5000t/d新型干法水泥生产线双压余热发电系统为例,分析了在窑尾C2预热器中增设SP锅炉蒸汽过热器对水泥及余热发电系统的影响,并做了投资收益对比。结果表明,增设SP-SH蒸汽过热器,不采取措施会使熟料热耗增加14671kJ/t熟料(0.5kg标煤/t),余热发电量可提高728kW,相当于在使余热电站总投资增加7%的情况下使余热发电量增加9%,增加的投资在1.6年左右即可收回。     

日产万吨熟料线余热发电技术方案优化

目前水泥生产线单条线最大产能可达12000t/d,与之配套的余热发电机组装机容量可达20MW,如何充分挖掘大生产线的余热,优化工艺方案,充分发挥水泥余热发电机组的装机容量显得至关重要,因此工艺方案优化不可忽视。制定了5套工艺方案,充分考虑了现有的4种优化措施,从数量上对蒸汽量、发电功率、汽耗率、热耗率、供电量做了详尽的分析比较,为万吨线水泥余热发电工艺方案制定提供了理论依据。     

双压余热发电系统公共过热器设计分析*

水泥熟料生产线配套建设的余热发电工程是依附于水泥工艺生产状况及余热条件,而随着水泥行业生产工艺的技术进步,其熟料烧成系统能耗不断下降,窑尾预热器出口进SP余热锅炉的烟气温度相应降低,对余热发电系统设计及运行产生重要影响。以典型5000t/d水泥熟料生产线余热参数为例,对比分析了有、无公共过热器的两种余热发电系统,得出结论为:有公共过热器的余热发电系统高压蒸汽产量相对偏低;若公共过热器出口蒸汽温度越高,系统输出功率也越大;余热发电系统设计公共过热器是否合理,取决于窑尾预热器排烟温度及循环水温度两项重要影响因素。     

ORC发电技术在尿素装置高调水余热利用中的应用

针对尿素企业高调水采用循环水冷却,存在浪费高调水余热的情况,采用有机朗肯循环发电技术(即ORC发电技术),将高调水余热直接用于发电。以某尿素企业为例,简述了ORC发电工艺流程,介绍了ORC机组主要技术参数、公用工程条件、机组配置情况等,分析了ORC机组运行后的技术经济指标。结果表明:采用ORC发电技术回收高调水低温余热,年供电量1 520万kWh,减排CO2 15 154.4 t,节约标准煤5 092 t,静态投资回收周期2.6 a。     

ORC系统在水泥工业余热利用中的应用

针对水泥生产过程中产生的余热烟气,利用ORC系统进行发电,通过理论计算及实际工程分析,结论如下:在现有常规余热发电系统基础上,利用窑尾收尘器前150℃左右烟气,设置ORC系统,2 500~5000t/d水泥生产线余热发电能力可新增发电量250~350k W;利用窑头窑尾余热烟气,以ORC系统取代目前常规余热发电系统,2 500~5 000t/d水泥生产线余热发电能力减少500~1 000kW。     

浅谈5000t/d熟料线余热发电提高产能的经验措施

正滕州中联水泥有限公司位于山东省滕州市,现有1条5 000t/d熟料生产线,设计年产优质熟料155万t、水泥240万t。滕州中联9MW余热发电项目是我公司熟料生产线的配套项目,由南京凯盛开能环保能源有限公司设计、施工。发电热力系统采用补汽式汽轮机的双压单级补汽系统,配有余风再循环利用系统。主要配置为:汽轮机采用青岛捷能集团生产的型号为BN8-1.05/0.20的9MW凝汽式带补气的汽轮机组;发     

水泥窑余热发电机组并汽改造

三条5000 t/d水泥熟料生产线配置了两条余热发电系统,改造前存在不能充分利用余热发电现象。利用检修停机时间对一期发电系统的四台锅炉所产出的蒸汽与二期发电系统的两台锅炉所产出的蒸汽进行并汽改造,实现蒸汽高效利用和机组多发电的目的。     

水泥工业纯低温余热发电技术及其效益分析

水泥工业国产化纯低温余热发电技术已基本具备全面推广的条件。对纯低温余热发电系统的设计要因地制宜,总体上可以分为三类:采用单压进汽的凝汽式汽轮机组;利用余热锅炉产生双压蒸汽,配套补汽凝汽式汽轮机组;利用余热锅炉和热水闪蒸技术产生双压蒸汽,配套补汽凝汽式汽轮机组。利用纯低温余热发电技术,采用国产装备,纯低温余热发电系统在建成后2.5～3年内可收回成本。     

热泵与ORC在热水余热利用中的应用研究

以100 t/h的热水,热水温度为110～180℃为例,分别计算热泵回收热水闪蒸蒸汽气量以及ORC热水余热发电电量。采用标油折算的方法分别对两种方法收益进行比较,结果表明:回收闪蒸蒸汽压力低于0.7 MPa时,采用热泵进行蒸汽回收所产生的收益要优于ORC系统。回收闪蒸蒸汽压力高于0.7 MPa时,选用ORC进行热水余热发电优于采用热泵对闪蒸蒸汽进行回收。     

关于水泥窑低温余热发电有关问题的思考

根据多年从事水泥纯低温余热发电的实践经验,分析了单压系统、双压系统和闪蒸系统各自的优缺点;提出了统一考虑烧成系统和余热发电系统进行大系统优化的观点,着重就吨熟料烧成煤耗与发电量之间的最佳平衡点进行了分析;同时对如何进一步优化烧成系统和余热发电系统的设计提出了一些具体的建议。     

基于混合工质的多级蒸发ORC理论极限性能研究

作为低温余热发电的首选方案,有机朗肯循环（ORC）得到广泛的工业应用。混合工质与双压蒸发结合的策略被证实能够大幅提升ORC系统热效率,但更多级蒸发对循环性能的影响仍未知。因此,提出基于混合工质的多级蒸发ORC（MZORC）概念,通过分析构建蒸发过程的传热极限模型,结合Aspen Plus对基本ORC（BORC）、两级蒸发和三级蒸发MZORC进行过程模拟,揭示了系统循环性能的理论极限。研究结果表明：MZORC能够降低循环工质蒸发过程带来的热量损失及流耗散率;423.15 K热源、298.15 K环境温度工况下,三级蒸发MZORC的净输出功较BORC有38.6%的显著提升;增加蒸发级数能够使系统性能更接近理论极限,BORC、两级蒸发和三级蒸发MZORC系统净输出功分别能够达到理论极限值的65.0%、79.0%及90.1%。     

基于有机朗肯循环的混合二甲苯MVR热泵精馏工艺

常规机械蒸气再压缩（MVR）热泵精馏分离混合二甲苯工艺,存在压缩机电耗较大及塔顶压缩蒸气的显热未被利用等问题。有机朗肯循环（ORC）发电技术则可以将低温余热转化为电能以供压缩机使用,由此提出了ORC发电技术耦合MVR热泵和带乏汽回热循环（EGC）的ORC发电技术耦合MVR热泵两种精馏工艺应用于本体系的分离研究。以年总费用（TAC）和能耗为分离工艺的评价指标,系统净输出功和循环热效率作为ORC系统的评价指标,对以上两种耦合精馏工艺进行模拟与优化,并与常规MVR热泵精馏工艺进行比较与分析。研究结果表明,ORC发电技术耦合MVR热泵精馏工艺和带EGC的ORC发电技术耦合MVR热泵精馏工艺较常规MVR热泵精馏工艺均具有一定的节能和经济优势,可分别减少能耗9.64%和9.89%,节省TAC 3.19%和3.50%。     

双压膨胀有机朗肯循环中低温余热发电系统的热力性能

基于热力学第一定律与第二定律分析法,结合动量定理与质量守恒定律构建一种双压膨胀有机朗肯循环（ORC）中低温余热发电系统热力性能的预测模型,研究热源温度、蒸发温度、夹点温差、闪蒸压力、循环倍率、喷射压缩器引射流体在混合室进口的马赫数、工质泵、向心透平及螺杆膨胀机的等熵效率对系统的净输出功率、热效率、余热利用率及(火用)效率等热力性能的影响。结果表明,系统的净输出功率与(火用)效率随着热源温度、蒸发温度、循环倍率及透平等熵效率的增大而升高,但随着夹点温差、闪蒸压力的增大而降低;系统的热效率随着蒸发温度、闪蒸压力及透平等熵效率的增大而升高;系统的余热利用率随着热源温度、循环倍率的增大而升高,但随着蒸发温度、夹点温差、闪蒸压力的增大而降低。当循环倍率k=2时系统的净输出功率、(火用)效率及余热利用率分别比常规单级ORC系统绝对提高了230.9kW、10.1%和17.9%。     

车用柴油机余热回收有机朗肯循环系统方案热经济性对比分析

为实现对车用柴油机余热能量的充分回收，针对简单有机朗肯循环系统和双有机朗肯循环系统进行对比分析研究。根据某车用六缸柴油机的台架试验结果，在研究其变工况下余热特性的基础上，建立两种有机朗肯循环系统的热力学模型和经济模型，并对两个系统的热经济性进行了对比分析。结果表明：在柴油机整个工况范围内，双有机朗肯循环系统的净输出功率、功率提升率和有效燃油消耗率改善度均优于简单有机朗肯循环系统，最大值分别为24.38 kW、8.71%和8.01%；双有机朗肯循环系统的单位能量产出成本为0.8089 CNY·（kW·h）^-1，比简单有机朗肯循环系统低19.26%。     

超临界水氧化能量回收系统的设计优化

超临界水氧化（SCWO）工艺非常适用于高浓度废液的处理。针对目前SCWO处理系统能耗大、能量回用方式单一的问题,介绍了传统工艺流程的能量回收方式,分析了系统能量利用效率,创新性地采用透平和有机朗肯循环（ORC）串联的方式分别对压力能和热能进行回收。利用Aspen Plus建立SCWO系统能量回收模型,研究不同工艺流程对系统能效、(火用)效及输出功率的影响,在此基础上探讨透平的入口温度和出口压力、ORC的蒸发温度对系统性能的影响。结果表明：对反应产物依次进行压力能和热能回收为系统最佳能量回收方式;提高透平的入口温度和出口压力均可提高系统的性能,并同时提高透平输出功率的稳定性;降低ORC的蒸发温度会提高系统蒸汽产量,但同时也减少了可直接利用电能的产生量。     

热驱动的双模式冷电联供系统的性能分析

有机朗肯循环（ORC）与吸附式制冷结合的冷电联供系统可实现对低品位热能较好的回收利用。针对应用中存在有/无须制冷情况,提出了一种热驱动的双模式ORC-吸附式冷电联供系统,并建立数学模型进行性能对比分析。冷电联供时,ORC和吸附式系统分别输出电和冷;电力单供时,吸附式系统制出的冷水直接用于冷却ORC系统冷却器,获得更大的电输出。数值计算结果表明,与单一ORC系统、单一吸附式系统和传统单模式ORC-吸附式冷电联供系统相比,双模式ORC-吸附式冷电联供系统在可获得更佳的性能,且在高热水温度条件下,性能优势更加明显。     

考虑环境影响的ORC系统综合评价指标及性能分析

为综合评价有机朗肯循环(ORC)系统的热经济和环保性能,采用(火用)参数量化工质的环境影响,提出了结合工质环境影响和循环热经济性能的综合评价指标"综合环境影响(火用)效率",在150℃的低温热源条件下,对考虑工质环境影响的亚临界有机朗肯循环和跨临界有机朗肯循环的系统性能进行了分析对比,结果表明,综合考虑循环热经济性能和工质环境影响因素时,R123和R32分别为亚临界有机朗肯循环系统和跨临界朗肯循环系统的最佳工质;跨临界ORC系统循环净输出功率要高于亚临界ORC系统,但是跨临界ORC系统较高的循环蒸发压力会引起工质泄漏量的增加,进而造成综合环境影响(火用)效率并不高,所以综合考虑环保和循环性能时,亚临界ORC系统是较好的选择.     

太阳能有机朗肯循环系统的实验特性

为研究中低温太阳能驱动的有机朗肯循环系统的性能,设计并建造了太阳能驱动的有机朗肯循环实验台.实验中以R245fa为有机朗肯循环工质,以WD350导热油为槽式集热器循环工质,对太阳能有机朗肯循环系统进行了实验研究.实验结果表明,当太阳直射辐射强度在400 W·m^-2左右时,集热器出口导热油温度可达 140℃.当集热器出口导热油温度在 110℃附近时,集热器集热效率可达60%左右.在该热源条件下,动力循环部分从基本循环模式切换到回热循环模式时,测算效率从9.3%提升到10.8%,实测循环效率从1.57%提升到1.67%,提升了6.07%.实测循环系统 效率在10%左右,回热模式下略高于基本循环模式.实验中还考察了不同工质流量下的有机朗肯循环性能,在工质流量为 6.88 kg·min^-1时,得到的最大实测平均功率为386.27 W.一定热源温度下,随着工质流量的增加,膨胀机进口压力增加,循环输出功也增加;在一定的工质流量下,随着热源温度的升高,膨胀机进口的温度提高,进口压力也升高,循环输出功也增加.     

循环水流量对ORC余热发电系统性能影响的试验分析

基于实验室3 kW有机朗肯循环（ORC）低温余热发电试验装置,参考石化行业能耗设计标准将循环水作为耗能工质,采用总能系统方法进行能耗分析,对比了不同热源温度下不同分析边界的系统及主要设备的热力学性能。结果显示：发电机输出功、膨胀机输出功、ORC子系统净输出功、ORC子系统热效率和?效率均随着热源温度和循环水流量的增加而增加;不同热源温度下,最大系统净输出功与最大系统?效率出现的工况一致。本试验在热源温度为120℃时取得最大系统净输出功0.731 kW和最大系统?效率11.81%,此时对应循环水流量为1.629 t·h^-1。该研究为ORC余热发电系统性能与能耗分析提供了参考。     

工业过程余热回收利用技术研究进展

概述了余热利用的热交换技术、余热制冷制热技术、低温有机朗肯循环及Kaliana 循环余热发电技术的应用,并对其热力学原理以及研究方法进行了分析。认为研究推广低温有机朗肯循环及Kalina 循环等低温余热发电技术对提高余热利用率更加有效,余热制冷制热技术的应用必须与工艺过程相结合,加强计算机模拟在制冷过程的设计中的应用。