不同水泥窑余热发电系统的效能对比

针对水泥工业生产过程中产生的350℃左右废气余热,对水蒸气朗肯循环发电系统和双工质有机朗肯循环发电系统进行性能分析计算,通过分析比较可知:相较于有机工质朗肯循环发电系统,水蒸气朗肯循环系统在余热回收效率、发电效率、自耗电率以及投资等方面都具有较大的优势,故对于水泥窑余热,更适宜采用以水为工质的余热回收发电系统。     

变工况下车用柴油机排气余热有机朗肯循环回收系

为回收车用柴油机的排气余热设计了一套带回热器有机朗肯循环系统,采用纯工质R245fa作为工作介质。通过实验研究了车用柴油机变工况下排气余热的变化规律,分析了不同工况下带回热器有机朗肯循环系统的运行性能,讨论了过热度对带回热器有机朗肯循环系统运行性能的影响。针对车用柴油机-有机朗肯循环联合系统提出了余热回收效率、发动机热效率提升率、单位工质输出能量密度3个评价指标。研究表明,带回热器有机朗肯循环系统的净输出功率、余热回收效率、发动机热效率提升率最大分别可以达到43.74 kW、14.93%、13.58%。     

有机郎肯循环发电技术在聚酯中的应用

对有机郎肯循环的发电原理及特点做了简要介绍,同时分析了酯化余热特点和当前利用的现状,对运行中的余热发电机组的优化及提高其余热发电机组发电功率的方式进行了探讨。从经济角度分析企业目前运行状况,在聚酯装置1 000 t/d负荷下,本套余热装置的年总发电量可达500万k W·h,净发电量可达450万kW·h,净发电的效益为200万元,投资回收期为4 a。     

大型干法水泥生产线纯低温余热发电热量利用分析

结合蒸汽动力朗肯循环，通过对国内5000t/d新型干法水泥熟料生产线排放的纯低温废气余热的定量计算，分析研究现代水泥窑余热的有效利用情况和发电效率。结果表明。大型干法水泥生产线纯低温余热发电系统其总效率约为22％，发电功率占窖头窑尾总排放废气量约11％．占烧成系统热耗的3．5％左右。     

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。     

提高窑头锅炉蒸发量的改造

中联南阳分公司的3000t/d+6000t/d水泥窑纯低温余热发电项目,设计建设4台余热回收利用锅炉配1台设计功率为16000kW的混汽凝汽式汽轮发电机组。项目自投产以来,运行平稳,但发电量很少达到设计值,发电量一般维持在13000kWh左右。发电量上不去,最主要集中在2号AQC锅炉上,废气风量实际值比设计值少了100000Nm3/h,并且2号篦冷机红料块较多,出现红河现象,熟料出料平均温度在280℃以上,(熟料出料温度应在65℃+环境温度)熟料里面还有足够的热量供余热发电     

一种冷热电联供和CO2捕集的联合动力循环

针对液化天然气(LNG)的冷能利用、天然气燃烧生成烟气的余热回收和烟气中CO₂的捕集问题，提出了一种冷热电联供的CO₂回热朗肯循环和三级有机朗肯循环联合动力循环(CO₂RRC-TORC)。采用Aspen HYSYS软件对系统进行模拟，分析了CO₂回热朗肯循环透平入口压力、三级ORC透平入口温度和压缩机出口压力对热力学性能的影响。结果表明：在CO₂质量流量为3.2 kg/s,透平等熵效率为75%时，系统净输出功可达2 425.57 kW,热效率为64.76%,冷■回收率为44.78%,■效率为42.57%,年度净资产为3 503 736.70美元。相较于CO₂回热朗肯循环和单级有机朗肯循环联合动力循环(CO₂RRC-SORC),CO₂RRC-TORC系统在热力学和经济性方面均具有更大优势。     

变工况下车用柴油机排气余热有机朗肯循环回收系统

为回收车用柴油机的排气余热设计了一套带回热器有机朗肯循环系统,采用纯工质R245fa作为工作介质。通过实验研究了车用柴油机变工况下排气余热的变化规律,分析了不同工况下带回热器有机朗肯循环系统的运行性能,讨论了过热度对带回热器有机朗肯循环系统运行性能的影响。针对车用柴油机-有机朗肯循环联合系统提出了余热回收效率、发动机热效率提升率、单位工质输出能量密度3个评价指标。研究表明,带回热器有机朗肯循环系统的净输出功率、余热回收效率、发动机热效率提升率最大分别可以达到43.74 k W、14.93%、13.58%。     

一种天然气液化和CO2捕集相结合的余热回收发电系统

针对余热回收和能源利用的问题,以液化天然气(LNG)作为冷源,稠油开采废气作为热源,提出了一种结合天然气液化和废气发电与CO₂捕集的余热回收利用系统。分析了关键热力学参数对系统热力学性能的影响。结果表明：对于有机朗肯循环和制冷循环,增加透平膨胀机的进口温度,降低其出口压力以及减少制冷循环压缩机进出口的压缩比,可获得最大净输出功为454.9 kW,余热回收效率为34.2%。对于天然气液化系统,采用C++进行非线性约束优化计算,以氮膨胀制冷循环压缩机总功耗为目标函数进行优化,得到压缩机最优总功耗为101.54 kW。降低天然气压缩机(K110)进口温度,氮气膨胀机(T3)出口压力以及氮气质量流量,可获得最大LNG调峰量为378.8 kg/h,反之,CO₂捕集量可提高28.6%。     

有机朗肯循环在多品位余热发电中的应用

低温余热的充分利用能够有效提高能源的利用效率、降低生产企业的能耗。本文以含硫天然气净化厂生产过程产生的余热为研究对象，对余热资源品位、余热回收潜能进行了分析和评价。通过对不同的余热发电方案进行分析对比，提出了以有机朗肯循环（ORC）为基础的多品位余热发电方案（MG-ORC），并对该发电方案进行了热力学分析。借助正交实验手段和多目标优化方法，对不同循环工质条件下MG-ORC发电方案的性能进行了对比分析，结果表明：工质R-600较其余4种工质表现出更优的综合性能，MG-ORC发电系统热效率为17.7%，净输出功率约2600kW。MG-ORC发电方案能够有效合理利用含硫天然气净化厂产生的余热，实现了能源的按质用能和梯级利用。     

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。     

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%。     

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。     

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%。     

煤矸石部分替代泥岩配料生产水泥熟料的实践

介绍了用煤矸石替代部分泥岩在带余热发电回转窑上煅烧水泥熟料的应用情况,及其煅烧过程出现的问题和采取的应对措施。结果表明,用煤矸石替代50%泥岩配料时,可以煅烧出优质水泥熟料;煤矸石含有一定热量,煅烧熟料时得到利用,从而降低了熟料煤耗3~4kg/t,提高余热发电量1kWh/t,实现了节能降本减排的效果。     

蒸汽—电联合动力在水泥厂余热利用中 的分析与实践

针对许多熟料生产线的剩余余热蒸汽,设计了蒸汽—电联合动力方式,通过工业汽轮机与电动机联轴运行,实施水泥厂大型转动设备的蒸汽—电联合动力。实现了以较低的成本,扩展水泥厂余热蒸汽的利用范围,降低熟料生产线的用电量。论文对比分析余热发电与蒸汽—电联合动力的效率,结果表明,蒸汽—电联合动力有更高的效费比,更低的投资与运行费用。     

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%。     

高通量换热器用于低温发电系统的研究

针对高通量换热器用于有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）低温发电系统进行了理论研究,以芳烃装置二甲苯塔余热回收为实例,选取6种工质运用Aspen Plus模拟软件分析了普通光管蒸发器夹点温差对ORC系统的影响,并将使用高通量蒸发器时ORC系统的发电性能与使用普通蒸发器时进行了对比分析。结果表明：芳烃装置ORC发电系统蒸发器夹点温差越小,发电性能越好,但小于10℃后普通换热器面积急剧增大,成本升高,限制了ORC系统发电性能的提升。以最佳工质R601夹点温差12℃时作为基础工况,高通量蒸发器的总换热系数比普通蒸发器可增加26%以上,使用高通量蒸发器比普通蒸发器的换热面积减小21%,若换热面积保持不变,夹点温差可减小2.5℃,此时ORC系统的净输出功率可增加约49kW,R601流量减少1559kg/h,发电性能得到了提升。