低品位工业余热高效利用2.29

低品位工业余热发电

天津快透平科技发展有限公司天津市空港经济区航空路278号2017.2.17在中国，各主要工业部门的余热资源率平均达7.3%，而余热资源回收率仅34.9%。低品位工业余热（温度<230℃、压力<1.6MPa），具有规模小、波动频繁、回收难度大的特点，总体回收率很可能大幅小于这个回收率34.9%的平均水平。影响工业低品质热源利用的主要原因：1.观念以往我们只注重热源中热的使用，忽略热源推动机械做功能力（㶲）的变化。在使用中轻易对热源减压减温，造成热源品质流失。2.技术以往受回收难度和回收效率的制约，很多低品质热源无法有效回收只能丢弃。使用环节--压差发电生产过程中当蒸汽压力、温度高于工艺要求时，最普遍的做法就是安装减压阀节流降压、喷入冷却水降温。忽略散热损失，蒸汽经过减压减温后，携带的总热量没有减少。根据热量守恒的观点计算，使用减压阀不存在能量损失，因此认为该方法简单高效。然而以上，热量守恒算法只考虑了热源中“热”的数量的变化情况，却没有反映减温减压过程蒸汽做功能力的变化。事实上，蒸汽节流减压是不可逆过程，在该过程中蒸汽做功能力被大大削弱了。减温减压过程蒸汽做功能力的变化使用减压阀减压，蒸汽的做功能力被平白削弱，没有带来任何收益。如果减压过程在透平机械内按设计要求膨胀，就能够完成减压目标的同时，顺带把浪费的做功能力转化为电，真正实现蒸汽能量的高效利用。（压差发电热—电转化效率接近100%，远高于常规朗肯循环电站40%的热效率。）压差发电系统示意图利用压差发电，只是提取了蒸汽的做功能力，工程中无任何污染物产生，对生产、对环境没有任何不良影响。理论上，压差发电每发一度电，就可以减少燃煤电厂燃烧300克煤带来的环境问题。同时，压差发电项目带来的经济收益也非常可观。10t/h,1.3MPa饱和蒸汽降压发电收益进口表压1.31.31.31.3MPa出口表压10.80.60.4MPa蒸汽量10101010t/h出口冷凝水量0.160.280.430.62t/h发电功率107.11196.70309.21460.25kW年工作小时数7200720072007200h/年年发电77.12141.62222.63331.38万度电价0.800.800.800.80元/度发电收益61.70113.30178.10265.10万元增购蒸汽0.190.340.520.75t/小时蒸汽单价208208208208元/t增加消耗39.7470.43107.33155.97元/小时综合收益45.9586.93140.03212.24元/小时年综合收益33.0862.59100.82152.81万元/年排放环节--废热发电当热源温度、压力低于生产工艺要求时，很多热量、携能介质都因无法利用而丢弃，造成巨大浪费。例如：1.无压或低压蒸汽的直接放散2.80-100℃热水直接排放或经冷却塔降温以下给出了较典型余热资源回收利用收益情况。1t/h、100℃、0.01MPa饱和蒸汽的回收发电收益情况项目参数单位蒸汽温度103℃蒸汽绝对压力0.11MPA蒸汽排放量1t/h凝汽温度42℃发电功率87.8kW年工作小时数7200h年发电63.216万度电价0.8元/度发电收益50.57万元/年100t/h，80℃热水回收发电收益情况项目参数单位热水温度80℃绝对压力0.1MPA热水流量100t/h排水温度63℃发电功率92.1kW年工作小时数7200h年发电66.31万度电价0.8元/度发电收益53.0万元/年工程实施根据现场情况，余热发电站可集成为撬装或集装箱内，能作为模块非常方便的嵌入已有系统中。余热电站运行高度自动化，可实现无人值守运行。电力并网设备成熟可靠，回收得到的电能一般就近供生产使用。典型方案我们天津快透平科技发展有限公司是一家专门从事流体机械及系统研究、开发、制造和销售的高技术公司，公司的所有产品均为自行研发制造，具有自主知识产权。产品包括：径流、轴流压缩机和涡轮；单螺杆压缩机和膨胀机、高速永磁变频电动机和发电机，以及由上述产品为核心所组成的应用系统。为某企业定制的涡轮膨胀机压差电站

三维设计图（在建）涡轮压缩机及高速电机为核心的MV