ORC螺桿膨脹機低品位余熱發電技術

二、技術所屬領域及適用范圍：

建材、化工、冶金、紡織、窯爐等低品位余熱利用

三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀

低 品位余熱資源分布廣泛，如在石化的煉油領域，溫度低于200℃的流體所攜帶的熱量占煉廠總能耗的40%以上;在有色冶金行業，大量溫度60℃以上的液態余 熱(如冷卻水)及低壓蒸汽蘊含可用的熱能約1000 萬tce以上;水泥行業在生產過程中產生的大量350-400℃以下的余熱，其總熱量占水泥熟料燒成總耗熱量的35%以上。對上述各領域的低品位余熱進行 合理利用，具有較大的節能潛力。

四、技術內容

1.技術原理

該技術把有機朗 肯循環與螺桿膨脹機結合起來進行應用，整個系統包括：蒸發器(含預熱器)、膨脹機、冷凝器、液體泵。系統循環工質選用R245fa。當回收低品位余熱時， 含熱流體經過蒸發器時加熱液態膨脹機工質，產生高溫高壓的膨脹機工質蒸汽進入膨脹機，推動膨脹機做功。由膨脹機排出的低溫低壓膨脹機工質進入冷凝器向環境 放熱冷凝成液態，再由液體泵送入蒸發器蒸發，由此完成一個完整循環。

螺桿膨脹機屬于容積式膨脹機，結構緊湊，強度高，不易損壞。變工況能力極強，在負荷的10%-120%范圍內均可穩定運行，非常適合余熱、廢熱等參數波動性較強的能源的回收和利用。

2.關鍵技術

(1)采用Y系列型線螺桿膨脹發電機組

Y系列型線螺桿膨脹機可以使流動阻力減小，等熵效率可達85%以上。5:6螺桿齒數比，可達到較大的高壓孔口，減少進氣阻力，并使轉子強度更高。

(2)定制式優化設計

針對余熱利用的具體條件，進行型線的優化，使熱力學系統更合理，通過單級ORC發電、串級ORC發電設計，使系統的發電效率達到最大。

(3)高效液體泵

針對輸送低粘度、易閃發液體工質的使用要求，采用了特殊設計型線的螺桿泵，內泄漏小，絕熱效率高，功耗低，變頻驅動，比屏蔽泵減少功耗50%以上。

3.工藝流程

ORC螺桿膨脹發電工藝流程圖見圖1。管殼冷型ORC螺桿膨脹發電機組示意圖見圖2。

五.主要技術指標

對于120-250℃的煙氣、80-160℃熱水等低品位余熱，ORC機組發電效率8%-12%

六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀

該技術已獲得國家發明專利3項，實用新型專利16項。2013年通過浙江省“國內首臺套產品”技術鑒定，2013年11通過國網天津市電力公司電力科學研究院的技術鑒定。目前，在低品位余熱回收發電領域已經推廣應用100余臺(套)，取得了較好的節能效益。

七、推廣前景及節能減排能力

預計未來5年，全國低品位ORC發電的總裝機容量可達50萬kW，形成的年節能能力約為150萬tce,減排能力400萬tCO2。