螺杆膨胀机企业应用探讨

1、目录一、螺杆膨胀机的背景及意义...21、应用背景...22、技术背景...23、推广意义...3二、工作原理及特点...41、概述...42、工作原理...43、技术特点...54、低温螺杆膨胀发电热力循环性能...6三、螺杆膨胀机工作过程的理论基础...71、实际气体状态方程式...72．实际气体的绝热等熵膨胀过程...73．际气体的绝热非等熵膨胀过程...84．热力学第一定律方程式...95．伯努利通用方程式...106．工作过程在图形上的表示...11四、螺杆膨胀机的损失、效率及功率...131．泄漏损失...132．流动损失...143．等熵效率、制冷量与机械功...16五、螺杆膨胀机在电力行业的应用...201、热电厂的应用...20（一）概述...20（二）蒸汽压差螺杆膨胀机发电原理...20（三）蒸汽压差螺杆膨胀机发电经济分析...21（四）应用案例...242、凝汽式火力发电厂...28（一）连续排污水的回收利用...28（二）电厂减温减压阀节流损失的回收利用...32六、螺杆膨胀机在石油化工行业的应用...331、炼油厂余热回收的应用...332、黄磷厂余热回收的。

2、应用...343、碱厂余热回收的应用...35七、螺杆膨胀机在冶金钢铁行业的应用...371、在冶炼厂的应用范围及方式...372、在冶炼厂的应用实例及效益分析...393、回收加热炉驱动发电机...414、回收转炉驱动发电机...435、余热蒸汽的回收利用...436、工业热水（60℃以上）发电的利用...457、钢铁工业辐射热发电的利用...48八、螺杆膨胀机在造纸印染行业的应用...50九、螺杆膨胀机在食品医药行业的应用...52十、螺杆膨胀机在建材行业的应用...531、螺杆膨胀机回收水泥厂蒸汽的应用...532、利用玻璃行业的饱和蒸汽发电...54十一、螺杆膨胀机在地热和太阳能发电中的应用...551、地热发电的应用...552、太阳能发电的应用...58十二、螺杆膨胀机产品...601、产品概述...602、工作过程...603、主要设备及运行管理...604、主要技术参数指标及条件...625、产品特性与水平...626、产品规格系列...62螺杆膨胀机的背景及意义1、应用背景我国的一次能源资源现状不容乐观，煤炭资源储量虽然世界排名第二（美国第一，是我国储量的一倍），但我。

3、国可开采的煤炭资源不足百年时间，远少于世界前六位储煤量国家；我国的石油和天然气资源也仅够开采几十年，世界范围内的石油资源开采也可能在本世纪内短缺。过去二十年我国的能源消耗量迅猛增长，1993年我国作为能源净进口国以后，能源缺口越来越大，随着经济规模的日益扩大，能源需求迅猛增加。然而，我国的能源利用率水平却十分低下，按照单位能耗创产值来看，我国的能耗指标是全世界平均水平的5倍；是日本能耗的15.5倍；连印度这样的人口大国，我国的能耗也是她的2倍。这种惊人浪费能源的状况，导致掠夺性能源资源的巨量消耗，其结果将对我国环境和生态造成永久性的冲击，可能成为我国下一代或者下几代的沉重负担。所以，解决我国能源短缺和能源结构的问题，已经成为影响我国可持续发展和国家安全的战略性大问题。我国政府非常清楚所面临的能源发展状况，从八十年代开始，就制定了“能源开发与节约并重，节约优先”的政策，大力扶持和开发世界上的第五大能源－“节能”技术，并制定了《节能法》。从第五大能源的资源来看，高品位能源的浪费是有限的，因为通过现有的技术都可以较好地回收和利用；大量浪费的是低品位能源－低温、低压、污染的、不稳定的热能，占到。

4、总浪费能源的70％－80％，甚至更多。如何高效回收低品位能源并转化成高品位能源(如电能)，是摆在全世界能源专家前面的一项很大的技术难题。2、技术背景现有的将热能转换成机械能或者电能的动力机，主要有燃烧油、气的燃烧动力机（汽油机、柴油机和燃气轮机）和利用蒸汽冲转的汽轮机。低品位能源一般都以蒸汽、汽水混合物、热水等形态存在，或者其他形态通过换热器转换成这种形态存在，因而回收低品位能源的设备主要以汽轮机为主。根据汽轮机的技术特点，它只能适用于过热蒸汽、干净蒸汽而且蒸汽流量和参数相对稳定的热源情况，设备要求的人员技术水平和维护条件都很高。这种技术特点，使得汽轮机大多适合于带基本负荷的发电企业，无法应用在现有工业大量低品位余热废热的回收利用中。为解决这个技术难题，全世界许多能源工作者付出大量心血，积极开发新型的低品位热能动力机，希望不仅能回收各种复杂的低品位浪费的热能，而且效率高、安全可靠、容易施工和运行操作，在许多能源技术相对薄弱的用户企业也可以应用推广的热动力机。螺杆膨胀机就是这样一种低品位热能动力机，它能够回收低品位热能并直接转换成电能，是一种在当前能源利用领域重大突破性的新型动力机。螺杆。

5、膨胀机具有三个非常重要的技术特点：☆热源适应范围非常宽广：可以适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水混合物、热水和高含盐份的各种低品位热源的热电转换，属于国际上唯一具备如此优点的热动力机。☆变工况能力十分优越：在热源负荷和参数大范围（从120％到10％范围）变化波动的情况下，不仅运行稳定可靠，而且高效平稳。☆维护费用和使用技术门槛很低：属于十年无大修的动力机，小修维护和运行操作都简单方便，对用户原系统不产生干扰影响，安装和移动十分简易。目前，我国的螺杆膨胀机产品，不仅完全拥有核心知识产权技术，而且单机功率达到国际上最高水平1500KW（国际上同时开发的国家：日本投用的单机产品功率为102KW；美国投试的样机功率1000KW），并经过了长时间多行业的实践运行检验，形成了多系列标准的成熟产品。3、推广意义根据国家原经贸委统计的数据，在我国轻工等行业有工业锅炉超过50万台，利用螺杆膨胀机可以回收许多工业锅炉的蒸汽压差损失，实现能量的梯级合理利用，按照平均每台100KW电能的回收水平，可以为国家带来两个三峡的发电能量，其战略意义和经济意义是不言而喻的。在实际工业中不少工业锅炉的蒸汽利用效率低，有些不稳。

6、定蒸汽甚至排空浪费，所以实际回收的电能量将更为丰厚。在石油化工行业，因为工艺过程中伴随有大量的蒸汽，也产生大量的废热液，这些废弃排放掉的热源都可以利用螺杆膨胀机来回收发电。根据我们调研的数据，若在石油化工企业投用2000个500KW规模的螺杆膨胀动力机发电机组，即可以为石油化工企业多产生1000MW的电能，而投资成本只有同规模火电厂的一半，每年可以为国家节省300万吨煤炭资源，相当于一个中型煤矿的年产煤量，经济效益和社会环保效益是十分巨大的。对于我国如此庞大的石油化工企业，应用螺杆膨胀动力机可以节约产生许多个1000MW电能的发电电源，是实实在在的高效节能的环保产品。同样在冶金和钢铁企业，仅回收钢铁企业的冲渣废热水（80-90℃）一项，就可以为每个企业带来2MW到5MW的电能，对于世界最大钢铁产量的我国来说，其社会效益和经济效益是不可估量的。另外，钢铁企业的废弃蒸汽也很多，远远多于冲渣废热水废弃的能量，因而回收能源的空间总量将是非常巨大的。在电力企业尤其在热电联产企业，有许多减温减压蒸汽节流损失的能量回收和排放的废热（如连排水排放）的能量回收，可以应用螺杆膨胀动力机来拖动负载（或者发电。

7、）从而有效降低厂用电率。例如，对冬天供暖的热电厂，一般用高品位蒸汽来加热低品位的供暖热水，造成极大的能源品质的浪费；若将加热蒸汽先通过螺杆膨胀动力机发电（或者拖动负载），然后再加热供暖热水，可以大幅度降低厂用电量，发电成本仅为原电厂成本的1/3－1/5。在地热发电和太阳能发电方面，螺杆膨胀机提供了一种非常好的能量转换途径。地热水可以直接进入螺杆膨胀动力机驱动发电机发电，省除了地热水结垢腐蚀带来系统庞大投资和维护的问题，前景广泛。太阳能发电技术由于螺杆膨胀动力机的诞生而重现活力，原来的太阳能发电主要采取光电转换技术，存在成本很高和长期可靠等问题；现在利用普通太阳能板吸收能量再通过螺杆膨胀动力机发电，系统简单而且造价大幅度降低，具有非常大的应用前景。在其他的行业，包括建材水泥、造纸印染、纺织、糖业食品、酒业、药厂等等领域，螺杆膨胀机都具有非常好的应用前景。综上所述，螺杆膨胀机的应用范围非常广泛，推广螺杆膨胀机对我国的国民经济和能源战略产生深远的影响，可以将我国能源的利用效率提高到一个全新水平，对我国资源循环节约和环境保护都将产生积极的社会意义和经济意义。一、工作原理及特点1、概述膨胀机是一。

8、种靠气体膨胀消耗内能对外作功的机械，如汽轮机（透平）、燃气轮机、螺杆机、活塞机等。膨胀机按能量转换方式不同，分为速度式和容积式二大类。速度式膨胀机适用于热源品质高、负荷稳定、大流量的场合，如汽轮机（透平）、燃气轮机等。而容积式膨胀机适用于热源品位低，流量小、负荷变化大的场合，如螺杆膨胀机。与汽轮机相比较，造价低,适应性强，能适应各种工质，如过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相流体和热水（包括高盐分热水）工质。2、工作原理螺杆膨胀机是螺杆压缩机的逆运转机器，工作的热物理过程与螺杆压缩机恰恰相反，从膨胀始点到终点。随着多方膨胀过程的进行，其压力、温度和焓值下降。比容和熵值增加，气体内能转换为机械能对外作功。螺杆膨胀机的基本结构与螺杆压缩机相同，主要由一对螺杆转子。缸体、轴承、同步齿轮、密封组件以及联轴节等极少的零件组成。基本结构如图2一l所示，其气缸呈两圆相交的“∞”字形，两根按一定传动比反向旋转相互啮台的螺旋形阴、阳转子平行地置于气缸中，在节圆外具有凸齿的转子叫阳转子．在节圆内具有凹齿的转子叫阴转子。螺杆膨胀机工作过程如图2—2所示：螺杆膨胀机系容积式膨胀机械，其运转过程从吸气过程开始，然后气体。

9、在封闭的齿间容积中膨胀，最后移至排气过程。在膨胀机机体两端，分别开设一定形状和大小的孔口，一个是吸气孔口，一个是排气孔口。阴、阳螺杆和气缸之间形成的呈“V”字形的一对齿间容积值随着转子的回转而变化，同时，其位置在空间也不断移动。（1）吸气过程(图2—2a)：高压气体由吸气孔口分别进入阴、阳螺杆“V”字形的齿间容积，推动阴、阳螺杆向彼此背离的方向旋转，这两个齿间容积不断扩大。于是不断进气，当这对齿间容积后面一齿一旦切断吸气孔口时，这对齿间容积的吸气过程也就结束，膨胀过程开始(图2—2b)。（2）膨胀过程(图2—2c)：在吸气过程结束后的齿间容积对里充满着高压气体，其压力高于顺转向前面一对齿间容积对里的气体压力。在压力差的作用下，形成一定的转矩，阴、阳螺杆转子便朝相互背离的方向转去。于是齿间容积变大，气体膨胀，螺杆转子旋转对外作功。转子继续回转，经某转角后，阴、阳螺杆齿问容积脱离，再转一个角度，当阴螺杆齿间容积的后齿从阳螺杆齿问容积中离开时，这时阴、阳齿间容积值选最大直，膨胀结束，排气开始。（3）排气过程(图2—2d)；当膨胀结束时，齿间容积与排气孔口接通，随着转子的回转。两个齿间容积因齿。

10、的侵入不断缩小，将膨胀后的气体往排气端推赶，尔后经排气孔口排出，此过程直到齿间容积达最小值为止。螺杆啮合所形成的每对齿间容积里的气体进行的上述三个过程是周而复始的，所以机器便不停地旋转。3、技术特点螺杆膨胀机是利用流体在阴阳螺杆间膨胀作功,故对阴阳螺杆加工精度要求极高（其啮合间隙不得大于5丝），虽然如此，但该机的主要机械部件仅为一对螺杆和铸钢外壳，其结构形式还是非常简单的。它是一种容积式的全流动力设备，能适应过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相流体和热水(包括高盐分热水)工质；无级调速，转速一般设计为（1500~3000）r/min，相比同功率汽轮机，有较高的内效率，一般在65%以上；在热源参数、功率及热负荷50%变化范围内，能保持平稳工作且较高运行效率；单机功率在（50~1500）Kw；设备紧凑，占地少，工程施工量小；操作方便，运行维护简单，而且具有除垢自洁能力，大修周期长；起动不需要盘车、暖机。噪音低、平稳、安全、可靠，全自动无人值守运行。与汽轮机比较，螺杆膨胀动力机有如下技术特点：1)蒸汽在机内流速低，除机械泄漏外，无其它能量损失，机组内效率高达65%～75%，即使蒸汽参数或流量波动仍能。