九江分公司低温热水有机朗肯循环发电项目介绍

1、低温热水有机朗肯循环发电项目介绍 一、项目背景 二、2014年项目的进展情况 三、2015年项目的开展情况 二、方案论证 三、工程概况 四、项目进展 根据九江分公司800万吨/年油品质量升级改造工程的基础 设计测算，除装置、制冷、采暖、伴热等使用外，还富余约 830/778 t/h (9570)低温热水。新区低温热系统与老区 低温热系统目前也没有较好的整合方案，余热发电是回收这部 分低品位余热的好办法。 一、项目背景 热水热水流量流量830/778t/h830/778t/h 给水温度给水温度95 回水温度回水温度70 循环水循环水给水温度给水温度33(夏季夏季)/25（冬季）（冬季） 回水温度

2、回水温度43(夏季夏季)/35（冬季）（冬季） 设计参数 结合热源情况，考虑到温位比较低，项目采有机朗肯 循环发电技术，初步筛选了三种有机工质（R245fa， R600a和R134a）进行工艺参数优化及对比分析，其中 R245fa和R134a属于氟利昂类制冷剂，R600a为异丁烷。 工艺参数优化及工质筛选 R245faR600aR134a 发电量发电量 1133 kw夏夏 1493kw冬冬 1180kw夏夏 1546kw冬冬 1268kw夏夏 1652kw冬冬 工质泵工质泵76kw夏夏 81kw冬冬 131kw夏夏 142kw冬冬 232kw夏夏 260kw冬冬 净发电量净发电量1057kw夏

3、夏 1412kw冬冬 1048kw夏夏 1404kw冬冬 1036kw夏夏 1392kw 工质流量工质流量397 t/h230 t/h435 th 采用R245fa，R600a和R134a分别进行工艺参数优化（见下表）。对 比可知，三种工质的净发电量相差不大。R600a的作功能力最强，这是因 为在净发电量相差不多的情况下，采用R600a时工质流量最小。 发电装置参数对比分析 ODP，Ozone Depletion Potential，反映工质对臭氧层破坏程度；GWP， Global Warming Potential，工质的温室效应指数。由ODP和GWP指数可知， R600a环保性能最好，R2

4、45fa次之，R134a环保特性最差。 从安全特性看，R245fa和R134a毒性强一些，R600a属于可燃工质。 R245faR600aR134a ODP 00 0 GWP820201300 大气寿命（年）大气寿命（年）7.3 14.6 毒性毒性高高低低高高 可燃性可燃性不可燃不可燃可燃可燃不可燃不可燃 环保安全特性对比分析 由下表可知，三种工质的充注费用相差非常大。R600a费用最低，R134a 是R600a的7倍，R245fa是R600a的近20倍。采用价格较昂贵的工质，后续维 修成本的大幅度增加。从经济性上来看R600a明显优于其他两种工质。 R245faR600aR134a 价格价格

5、16万元万元/吨吨2万元万元/吨吨7万元万元/吨吨 九江低温热发电项目需要充注九江低温热发电项目需要充注8m的有机工质的有机工质 液态密度液态密度1321kg/m3530kg/m31090kg/m3 充注量充注量10.53吨吨4.24吨吨8.72吨吨 费用费用168.5万万8.5万万61万万 经济性对比分析 透平式膨胀机和螺杆膨胀机对比见下表。由下表可知，透平式膨胀机具有 效率高，单机功率大，维护成本低等优点。 透平膨胀机透平膨胀机螺杆膨胀机螺杆膨胀机 效率效率高，高，80%低，低，60-70% 单机功率单机功率百千瓦级到兆瓦级百千瓦级到兆瓦级不超过不超过1000kW 工业应用情况工业应用情况

6、比较普遍比较普遍较少较少 维护成本维护成本低低高高 原动机选型分析 九江分公司800万吨油品升级改造项目富余低温热资源有二十多兆瓦， 采用透平式膨胀机，只需要一台；采用螺杆膨胀机，至少需要2台机组，增加 了并网费用及日常管理维护工作。 通常15MW左右的低温热，装机功率就可以达到兆瓦级。石化系统企业的 低温热资源非常大（百兆瓦级），开发兆瓦级有机朗肯循环发电装置符合石 化系统应用需求，是技术发展的趋势。 国外的有机朗肯循环发电装置几乎全部采用透平式膨胀机，单机功率范 围在280kW14MW。 方案论证 针对800万吨/年油品质量升级改造工程富余低温热水，开展了有机朗肯 循环工艺优化，工质筛选对

7、比分析，原动机选型分析等工作，确定了以下技 术路线和指标： 1、采用有机朗肯循环发电技术，工质选用R600a（异丁烷），采用透平 式有机工质膨胀机； 2、夏季净发电功率1048kW，发电效率4.56%；冬季净发电功率1404kW， 发电效率6.10%。 方案论证结论 余热发电站用于处理全厂工艺装置及系统产生的热水，涉 及一套基于有机朗肯循环技术的低温热水发电装置，装机容量 1.6MW。主要包括热水/异丁烷换热系统，膨胀机发电机组，循 环水/异丁烷换热系统，异丁烷循环泵，异丁烷自动加注系统。 工程投资1900万元。 序号序号设备名称设备名称数量数量规格及材质规格及材质 1 透平膨胀机发透平膨胀机

8、发 电机组电机组 1套套 装机容量装机容量1600kW； 包括整体撬装膨胀机本体、发包括整体撬装膨胀机本体、发 电机、齿轮箱、润滑油站、机电机、齿轮箱、润滑油站、机 组联合底座。组联合底座。 2过热器过热器1台台 管壳式换热器管壳式换热器 壳体材质：壳体材质：Q345R； 换热管材质：换热管材质：304； 3蒸发器蒸发器4台台 全焊接板换全焊接板换 壳体材质：壳体材质：Q345R； 板片材质：板片材质：316L； 序号设备名称数量规格及材质 4预热器预热器2台台 全焊接板换全焊接板换 壳体材质：壳体材质：Q345R； 板片材质：板片材质：316L； 5冷凝器冷凝器4台台 全焊接板换全焊接板换

9、壳体材质：壳体材质：Q345R； 板片材质：板片材质：316L； 6工质泵工质泵3台（两用一备）台（两用一备） 离心泵离心泵 流量：流量：135t/h； 扬程：扬程：150米；米； 轴功率：轴功率：61kW； 防爆电机。防爆电机。 项目项目单位单位正常工况正常工况最大工况最大工况备注备注 新鲜水新鲜水t/h0.55生活、冲洗用水 电负荷电负荷kW150210380V，50Hz 事故供电事故供电kW35220V，50Hz 仪表空气仪表空气Nm3/h2050 低压氮气低压氮气Nm3/h0150 0.7MPa(表)，吹扫氮 气，偶尔 高压氮气高压氮气Nm3/h060 5.1 MPa(表)，充注 时用

10、，偶尔 公用工程 目前工程设计基本完成，主要设备制造完成， 土建开始施工，预计10月底建成。 四、项目进展情况 图1 余热发电站用换热设备 四、项目进展情况 图2 余热发电站用透平膨胀机 图3 余热发电站用发电机 图4 余热发电站用齿轮箱 结合热源情况，考虑到温位比较低，项目采有机朗肯 循环发电技术，初步筛选了三种有机工质（R245fa， R600a和R134a）进行工艺参数优化及对比分析，其中 R245fa和R134a属于氟利昂类制冷剂，R600a为异丁烷。 工艺参数优化及工质筛选 针对800万吨/年油品质量升级改造工程富余低温热水，开展了有机朗肯 循环工艺优化，工质筛选对比分析，原动机选型分析等工作，确定了以下技 术路线和指标： 1、采用有机朗肯循环发电技术，工质选用R600a（异丁烷），采用透平 式有机工质膨胀机； 2、夏季净发电功率1048kW，发电效率4.56%；冬季净发电功率1404kW， 发电效率6.10%。 方案论证结论 项目项目单位单位正常工况正常工况最大工况最大工况备注备注 新鲜水新鲜水t/h0.55生活、冲洗用水 电负荷电负荷kW150210380V，50Hz 事故供电事故供电kW35220V，50Hz 仪表空气仪表空气Nm3