ORC螺杆膨胀机低品位余热发电技术

二、技术所属领域及适用范围：

建材、化工、冶金、纺织、窑炉等低品位余热利用

三、与该技术相关的能耗及碳排放现状

低 品位余热资源分布广泛，如在石化的炼油领域，温度低于200℃的流体所携带的热量占炼厂总能耗的40%以上;在有色冶金行业，大量温度60℃以上的液态余 热(如冷却水)及低压蒸汽蕴含可用的热能约1000 万tce以上;水泥行业在生产过程中产生的大量350-400℃以下的余热，其总热量占水泥熟料烧成总耗热量的35%以上。对上述各领域的低品位余热进行 合理利用，具有较大的节能潜力。

四、技术内容

1.技术原理

该技术把有机朗 肯循环与螺杆膨胀机结合起来进行应用，整个系统包括：蒸发器(含预热器)、膨胀机、冷凝器、液体泵。系统循环工质选用R245fa。当回收低品位余热时， 含热流体经过蒸发器时加热液态膨胀机工质，产生高温高压的膨胀机工质蒸汽进入膨胀机，推动膨胀机做功。由膨胀机排出的低温低压膨胀机工质进入冷凝器向环境 放热冷凝成液态，再由液体泵送入蒸发器蒸发，由此完成一个完整循环。

螺杆膨胀机属于容积式膨胀机，结构紧凑，强度高，不易损坏。变工况能力极强，在负荷的10%-120%范围内均可稳定运行，非常适合余热、废热等参数波动性较强的能源的回收和利用。

2.关键技术

(1)采用Y系列型线螺杆膨胀发电机组

Y系列型线螺杆膨胀机可以使流动阻力减小，等熵效率可达85%以上。5:6螺杆齿数比，可达到较大的高压孔口，减少进气阻力，并使转子强度更高。

(2)定制式优化设计

针对余热利用的具体条件，进行型线的优化，使热力学系统更合理，通过单级ORC发电、串级ORC发电设计，使系统的发电效率达到最大。

(3)高效液体泵

针对输送低粘度、易闪发液体工质的使用要求，采用了特殊设计型线的螺杆泵，内泄漏小，绝热效率高，功耗低，变频驱动，比屏蔽泵减少功耗50%以上。

3.工艺流程

ORC螺杆膨胀发电工艺流程图见图1。管壳冷型ORC螺杆膨胀发电机组示意图见图2。

五.主要技术指标

对于120-250℃的烟气、80-160℃热水等低品位余热，ORC机组发电效率8%-12%

六、技术鉴定、获奖情况及应用现状

该技术已获得国家发明专利3项，实用新型专利16项。2013年通过浙江省“国内首台套产品”技术鉴定，2013年11通过国网天津市电力公司电力科学研究院的技术鉴定。目前，在低品位余热回收发电领域已经推广应用100余台(套)，取得了较好的节能效益。

七、推广前景及节能减排能力

预计未来5年，全国低品位ORC发电的总装机容量可达50万kW，形成的年节能能力约为150万tce,减排能力400万tCO2。