中小城镇生活垃圾饱和蒸汽焚烧发电技术及应用

采用饱和蒸汽发电技术,对湖南省某县生活垃圾处理项目(日处理规模100吨)进行资源化处理。生活垃圾低压饱和蒸汽焚烧发电技术采用机械炉排炉焚烧系统、余热锅炉、螺杆膨胀发电机组和烟气净化系统。余热锅炉蒸汽参数为175℃,0.9 MPa,7 t/h,螺杆膨胀机组装机容量600 k W,实际运行结果表明,年发电量4.8×106 k Wh,发电热效率8.25%。     

螺杆膨胀机有机朗肯循环有机工质研究

从工程项目实际应用角度出发,根据螺杆膨胀机的特性提出了有机朗肯循环(ORC)有机工质的筛选准则。根据等熵理论建立了理论模型,对常推荐的9种有机工质,分别从压差、体积流量、内容积比等方面进行了对比研究。模拟结果表明:并没有一种工质能够很好地满足所提出的筛选准则,但R245fa,R600a具有比较平均的性能可以选用,还需要研究、开发适用于螺杆膨胀机的有机工质。搭建了干式螺杆膨胀机ORC实验平台,验证了R245fa作为工质的可行性,并讨论了机组效率、工质泵效率和排气温度等问题。研究对螺杆膨胀机ORC有机工质的选择指出方向,对ORC产业发展具有理论和实践意义。     

基于单螺杆膨胀机有机朗肯循环有无回热系统性能分析

有机朗肯循环（ORC）是实现中低温热源发电利用的有效技术，膨胀机是系统热功转换核心部件，其性能表现直接制约系统整体性能。本文设计搭建单螺杆膨胀机回热式有机朗肯循环发电系统，R245fa为系统工质，实验分析恒定冷热源参数下回热式和无回热两类系统和膨胀机主要性能参数的变化规律。实验结果表明：两类系统效率随着膨胀机转矩和转速的增加而增大，膨胀机转矩和转速相同时回热式系统效率较大，当膨胀机转速为1300r/min，回热式系统最大效率为7.20%，比无回热系统效率增加了11.9%；由于回热器利用膨胀机乏汽预热蒸发器入口的有机工质，因此回热式系统相对于无回热式系统的膨胀机入口过热度、等熵效率增加，膨胀比和蒸发器的换热量减小，工质在回热器中的压降是回热式系统膨胀比变小的主要因素。随着膨胀机转矩和转速增加，两类系统蒸发器吸热量和膨胀比增大，膨胀机等熵效率和入口过热度减小。     

冷源温度对小型ORC低温余热发电系统的影响

利用搭建的ORC余热发电测试系统,实验研究了冷却水温度对ORC系统性能的影响。结果表明:当热源温度不变时,随着冷却水温度的升高,冷凝压力增加,蒸发压力稍有增加,冷凝器和蒸发器的负荷减小,膨胀机的压差和压比减小,系统的输出电功和热效率降低。在实验测试范围内,当冷却水温度从21.82℃升至42.10℃时,输出电功从2.357 k W降至1.535 k W,热效率从7.25%降至5.76%,输出电功与热效率分别降低34.87%和23.86%。也意味着在此工况范围内,冷却水温度每升高1℃,系统输出电功降低0.0411 k W和1.74%。通过研究冷源温度对ORC系统性能的影响,为今后结合当地气候因素设计冷源系统和优化系统性能提供重要的实验依据。     

低压蒸汽螺杆发电机组在大型化工装置的应用与探讨

针对全厂蒸汽系统富余50~70 t/h低压蒸汽的状况,提出了采用低压蒸汽螺杆发电机组回收余热的技改方案;介绍了蒸汽余热发电系统的工艺流程和系统配置;简述了螺杆膨胀发电机组的工作原理和技术特点.技改效果表明,采用螺杆膨胀机组的发电效益约为1000万元/a,机组全套设备的投入约为1680万元,不到2年即可收回设备投资.     

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%。     

大型煤化工项目低品位热能利用研究

介绍了有机朗肯循环发电机组的基本原理和螺杆膨胀发电机组的基本结构;简述了利用低压蒸汽冷凝液余热的经济效益和节能减排效益。研究结果表明：采用螺杆膨胀发电机组回收低温余热,不仅可以提高项目能效0．2％,还可减少排放CO225532 t/a,节约标准煤9820 t/a。     

有机朗肯循环发电系统变工况运行的实验研究

受余热热源及环境温度不稳定特性的制约,有机朗肯循环（ORC）发电系统在实际应用中需要有较强的变工况能力。本文以R245fa为工质,实验研究了在不同冷热源温度时,ORC系统在相同负载容量及膨胀机转速下的变工况运行特性及各部件实际性能。实验结果表明：热源温度主要决定了膨胀机的入口温度及过热度。随着热源温度的降低,膨胀机内部泄漏量变大,其等熵效率变低,单位质量工质做功能力变差,维持膨胀机做功状态的工质质量流量增加。由于工质在蒸发器内整体吸热量变小,系统发电效率随热源温度的降低而升高。在10℃冷源温度下,热源温度从115℃下降至100℃,机组的最大发电效率从5.03%升高至5.25%。改变冷源温度,主要作用于膨胀机的进出口压力,改变了膨胀机的做功状态。降低冷源温度,膨胀机压比升高,单位质量工质做功能力变强,维持膨胀机做功状态的工质质量流量减小。但由于膨胀机过膨胀运行带来的不可逆损失增加,膨胀机的等熵效率随冷源温度降低而减小。在115℃热源温度下,冷源温度从30℃下降至10℃,系统最大发电效率从6.08%升高至7.01%。     

有机工质低温余热发电系统理论分析

针对水泥、钢铁及冶金等工业生产过程中产生的150~350℃左右的废气余热,采用有机工质并结合螺杆膨胀机进行余热发电系统理论计算,通过分析比较可知:对于水泥工业生产过程中产生的350℃左右废气余热,适宜采用目前常规的以水为工质的汽轮机余热发电系统;对于有机工质,目前适宜采用低过热度汽轮机余热发电系统;对于150~250℃左右废气余热,有机工质余热发电系统更具优势,其中针对不同温度范围,最佳工质不同:废气温度250℃左右时,戊烷较好;废气温度150℃左右时,考虑工质环保安全等因素,R245fa较好。     

热源温度对ORC低温余热发电系统性能的影响

采用自行设计的向心透平膨胀机,基于有机朗肯循环(ORC)低温余热发电实验平台,研究了热源温度对向心透平及系统性能的影响。结果表明:在热源流量分别为3.507和2.056 m³×h^-1时,透平膨胀机的压降、转速、膨胀功随热源温度的升高均增加,且当热源温度达到110℃后,其增加显著变缓;透平膨胀机等熵效率随热源温度的升高先升高后降低,在110℃时达到最大值,分别为0.862和0.821;系统热效率和?效率随热源温度的升高先升高后降低,在110℃时均达到最大值,系统最大热效率分别为3.15%和3.05%,最大?效率分别为11.9%和11.5%;系统中各主要设备?损占比从大到小依次是蒸发器、冷凝器、向心透平和工质泵,且?损占比受热源温度的影响较小。     

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。     

有机朗肯循环系统孤网运行的实验研究

针对孤网环境下有机郎肯(ORC)系统的实际应用,以R245fa为工质,采用单螺杆膨胀机与同步发电机同轴联动,设计集成了一台10k W级的小型ORC机组,并以10.5k W的卤素灯阵作为孤网负载,就地消耗机组输出的电能。实验中在115℃热源条件下通过调整负载容量改变ORC系统的运行工况,对不同负载与膨胀机转速下ORC系统性能进行实验研究。实验数据表明:单螺杆膨胀机的性能较为优良,其等熵效率最大值为84.1%,随负载及膨胀机转速的增加而减小。工质泵的实际运行效率为8.31%~19.10%,其等熵效率随负载及转速增大而变大,最大值为73.97%。工质泵的机械效率较低,仅为19.22%~36.82%,与负载及膨胀机转速之间没有明显关系,较低的机械效率是工质泵实际运行效率偏低的主要原因。机组电功随负载及膨胀机转速的增加而增大,最大发电量与发电效率分别为5.86k W与7.38%。     

小型有机朗肯循环系统中工质泵的效率

对小型有机朗肯循环系统中工质泵的性能进行了实验研究,建立了应用R245fa工质的小型工质泵性能研究试验台,针对容积型工质泵的效率展开实验研究,对工质泵出口压力、进出口压差和系统质量流量分别进行控制,获得了工质泵等熵效率随上述3个变量的变化曲线.实验结果表明,在蒸发温度75℃、冷凝温度11℃条件下,有机朗肯循环系统中工质泵的等熵效率范围为15%~47%,随着系统质量流量的增大和工质泵进出口压差的增加,工质泵等熵效率升高,且受到系统质量流量的影响较大.实验证实了有机朗肯循环系统中工质泵的实际运行效率比以往模拟、理论计算研究中应用的工程经验值低.依据本研究实验结果,工质泵等熵效率宜取平均值30%;基于理论循环等熵过程的分析,泵功占膨胀机输出功的比例约为8%,而实际过程中,综合考虑泵的效率、电机效率、膨胀机机械效率,其比值可达到12%以上.     

低温甲醇洗单元应用膨胀机方案的论证及分析

为了适应规模日益增大的炼厂和其他化工装置的需求,更好地回收和利用大型煤制气装置所副产的高压燃料气在减压时的能量,通过对2 000万t/a炼油配套煤制气装置中低温甲醇洗单元的减压系统进行成本分析,发现通过设置膨胀机减压可以最有效回收能量,优于其他减压措施;并对应用于大型化煤制气装置时,从流程匹配、稳定性和可靠性、控制系统、投资及消耗等方面对膨胀机的串联、并联、串并联等设置方式进行对比,得出单系列一级膨胀难以适用于大气量、高膨胀比工况,多系列一级膨胀由于出口温度过低通常会导致介质中的CO_2结冰,单系列或多系列多级膨胀需结合实际情况进行选择;同时,对膨胀机控制系统进一步探讨,为同类装置对膨胀机的应用提供了参考。     

低压蒸汽螺杆发电机组在大型化工装置的应用与探讨ApplicationandDiscussiononLowPressureSteamScrewGeneratorSetinLarge·sizedChemicalEquipment

针对全厂蒸汽系统富余50～70t／h低压蒸汽的状况,提出了采用低压蒸汽螺杆发电机组回收余热的技改方案;介绍了蒸汽余热发电系统的工艺流程和系统配置;简述了螺杆膨胀发电机组的工作原理和技术特点。技改效果表明,采用螺杆膨胀机组的发电效益约为10007万元／a,机组全套设备的投入约为1680万元,不到2年即可收回设备投资。     

10 t/d级氢液化装置流程热力分析与优化

针对10 t/d级氢液化装置研制要求,构建了液氮预冷的连续转化型双压Claude氢液化流程,并开展了氢物性计算方法筛选、连续转化热模型构建以及流程热力设计与参数优化,分析了膨胀机等熵效率、换热器窄点温差以及原料氢沿程阻力等因素对流程参数的影响,给出了不同工况下的流程性能及各关键部件的热力设计参数范围,可为膨胀机、换热器的研制提供设计热力输入参数。该氢液化流程在基础工况下（考虑较恶劣膨胀机运行条件）的最大理论液氢产量12.96 t/d,液氢产品仲氢含量97%;理论总氢液化比功耗为10.50 kWh/kg LH₂ （不含原料氢增压）,对应的流程㶲效率为35.06%;可为连续转化式大型氢膨胀液化装置的研制提供参考。     

窑头废热气循环利用技术的实践

<正>1概述某水泥公司一条5 000 t/d熟料生产线,配套余热发电系统,装机容量9 MW。于2011年投入使用,由于多方面因素影响,余热发电系统投入使用后,窑系统工况不能满足余热发电对高品质稳定热焓量烟气的需求,单位熟料发电量较低,年平均为34 k Wh/t左右。为此该公司于2013年应用废热气循环利用技术,将篦冷机排出的90~100℃余热废热气进行回     

超滤技术在海水资源利用中的应用研究

为考察超滤技术在海水资源利用中的应用效果,进行中试试验,时间100d。试验探索了超滤系统对海水资源利用的技术可行性、经济性、系统平稳性等。通过试验可以得出,在海水资源利用中,超滤系统产水浊度0.1NTU,SDI_(15)3,跨膜压差在50~85k Pa之间,系统产水率可达95%以上,试验周期内设备能耗0.081k W·h/t。以上试验结果可为实际工程应用提供数据参考,为超滤、反渗透膜分离技术在海水资源综合利用提供技术保证。     

AQC公共过热器设计对水泥窑余热发电 系统的影响

水泥窑余热发电遵循以热定电的原则,根据余热条件采取定制化热力系统。为尽可能提高主蒸汽过热度。AQC锅炉内通常设置公共过热器以尽可能的提高汽机进汽过热度。本文以某海外3500t/d水泥余热发电工程为例,定量分析了主蒸汽过热度对余热发电机组性能的影响。结果表明,主汽过热度越大,主汽流量有所降低,低压补汽流量略有上升.汽机热耗汽耗显著降低,AQC锅炉排烟焓略有上升。总体说来,过热度越大机组经济性越好。     

辊压机双闭路联合粉磨系统节电措施分析

针对粉磨系统中存在的最大瓶颈——成品选粉机子系统进行改造,将选粉效率较低的O-Sepa N-3500成品选粉机及系统通风阻力大的成品收集专用布袋收尘器与560 k W系统风机拆除,更换为Sepax-4500高效涡流选粉机,使选粉机子系统装机功率进一步下降了340 k W。同时,在实现"磨内磨细"的前提下,优化研磨体级配与装载量,管磨机主电机实际运行功率约降低700 k W左右;系统全部采用了变频调速节电技术。生产P·O42.5级水泥,系统产量保持250 t/h甚至更高(最高台时可达到270 t/h、比表面积≥380 m2/kg),粉磨系统电耗由38.1 k Wh/t降至25 k Wh/t。