余热发电,环保改造、螺杆膨胀机技术及应用介绍

螺杆膨胀机技术及应用介绍东莞市华电机电工程有限公司一、产业背景IndustryBackground一、产业背景热能品位的分布发电利用工艺利用高品位30%放散蒸汽350℃以下烟气热水热液波动，形态复杂低品位70%一、产业背景问题：我们能否可以从量大面广的低品位热能（占70％份额）中，为社会产生更多的电能？答案：“螺杆膨胀机”证明是一种技术途径！一、产业背景研发历程·国外状况1970年代开始至今–开始研究和工业试制·美国率先在地热应用，试验机组1000KW，试验运行70小时，后续没有进一步的研究报导。·日本工业应用研究，装机102KW，目前还没有更大机组报道。·奥地利生物质运用，试验机组730KW，工业示范研究项目。–当前水平·暂时没有大容量规模厂家·暂时没有产业技术标准·我国状况1980年代至今–理论研究(1980-1990)·西藏地热发电起步·西藏地热项目立项【藏科业字（83）21文】·完成5KW试验机组验收–样机研究(1991-1995)·“八五”科技攻关项目（85-518-01-03）–工业示范(1999-2009)·十几个行业示范应用·石油化工、钢铁冶金、电力、造纸印染等行业商业示范成功。–商业应用(2009-至今)·年产3000台产业基地·国家技术标准·世界领先、自主产权－1995年2月成立－2004年ISO9001:2000论证－2006年·中国“发明专利”·联合国工业组织“蓝天奖提名奖“·中国自主知识产权证书－2007年·国家发改委立项“西藏羊八井地热螺杆发电项目“－2008年·国家科技部“863”项目·开工兴建螺杆膨胀机产业基地－2009年·国家发改委“重大产业技术专项“·科技部“高新技术产业化基地”－2010年全球最大SEPG500投运－2011年·全国螺杆膨胀机标委会成立·低温双循环螺杆膨胀机发电成功·西藏羊易地热电站开工庆典一、产业背景公司拥有：A、国家“重大产业技术开发专项”负责单位国家发改委批文（发改办高技【2009】606号）B、国家螺杆膨胀动力机高新技术产业化基地国家科技部（国科发高[2009]695号）·C、“全国螺杆膨胀机标准化技术委员会”（TC）秘书处承担单位国家标准化管理委员会批文（标委办综合【2011】9号）D、发明专利“螺杆膨胀动力机”（ZL03123341.4）等系列专利（近20项）E、“863”项目“西藏中低温地热能发电新技术”（课题号：208AA05Z427）国家科技部（2008）F、联合国工业组织颁发“蓝天提名奖”G、拥有自主知识产权的企业（第八届中国国际高交会颁发0328号）已建设最大的“螺杆膨胀机组”产业基地（年1000MW规模，远期3000MW）H、国家发改委和财政部、国家工信部公告的第一批“节能服务公司”资质国家发改委和财政部公告“2010年第22号”；国家工信部2010年8月23日公示二、螺杆膨胀机技术ScrewExpanderTechnology二、螺杆膨胀机技术(ScrewExpanderTechnology)1、基本原理(TheBasicPrinciple)螺杆膨胀机是一种容积式发动机，工作原理是通过阴阳螺杆槽道中热流体的体积膨胀，推动阴阳螺杆向相反方向旋转，实现将热能转换成机械能的作功过程。螺杆膨胀机作功由进气、膨胀、排气三个过程组成。它的基本结构是由一对阴、阳螺杆转子和机壳体组成。热流体（蒸汽、热液或汽液两相流体）进入螺杆齿槽A，热流体能量推动螺杆转动力旋转到B、C、D，齿槽容积增加，流体降压膨胀作功，最后从齿槽E排出，实现能量转换，螺杆膨胀机功率从主轴阳螺杆输出，驱动发电机发电或驱动负载节电。二、螺杆膨胀机技术(ScrewExpanderTechnology)进汽过程Intake膨胀过程Expanding排气过程Exhaust螺杆膨胀机示意图ScrewExpanderSchematicDiagram螺杆膨胀发电机组示意图ScrewExpandingPowerUnitSchematicDiagram二、螺杆膨胀机技术(ScrewExpanderTechnology)阴、阳螺杆转子实物图FigureofYingandYangScrewRotors螺杆膨胀机实物图FigureofScrewExpander二、螺杆膨胀机技术(ScrewExpanderTechnology)2、技术特点(TechnologyCharacterists)（1）“吃粗粮的动力机”螺杆膨胀机是当今唯一能回收过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相及热水热液的新型动力机；能除垢自洁，方便应用于地热发电等领域。（2）“适合回收闲散废热发电”螺杆膨胀机允许热源压力、流量大范围内波动；机器可移动，可集中，可分散，很适合工业余热的特点和发电利用。（3）“使用安全简单”螺杆膨胀机运行不容易飞车、不需要专门暖机、不盘车，可以直接冲转运转安全可靠。（4）“长期无大修，维护方便”螺杆膨胀机运行操作简单，螺杆转子粗大坚实，可以长期不大修，小修简单方便，运行维护费用很低，不需要专门的专业技术人员。（5）“气候友好关键技术”之一既可用于工业余热废热回收发电（回收70-80℃以上热水热液、所有蒸汽、180℃以上烟气），也可用于新能源（地热、太阳热能及生物质热能），将成为地球替代石化能源的重要环保型动力技术之一。二、螺杆膨胀机技术(ScrewExpanderTechnology)3、螺杆膨胀机与汽轮机比较螺杆膨胀机适用于过热蒸汽、饱和蒸汽，还适用于汽液两相以及热液热水，对工作介质品质要求不高汽轮机一般适用于过热蒸汽，对于饱和蒸汽和湿蒸汽，汽轮机应用受到限制，对工作介质品质要求高结构简单，维护方便，正常运行十年内无大修，无需专业检修队伍和设备；转速相对低，可按被驱动的工作机械转速直接驱动，运转平稳，振动少，噪声小汽轮机结构复杂，维护要求高，一般2-3年需要大修一次，需要专业检修队伍和设备；转速相对高，存在振动大、飞车等安全隐患，需要严格运行条件要求适用于低温低压蒸汽，单机功率小；一般为压力3MPa，温度300℃的蒸汽，单机功率1500kW适用于高温高压过热蒸汽，单机功率大；一般为压力4MPa，温度300℃的过热蒸汽，单机功率3000kW二、螺杆膨胀机技术(ScrewExpanderTechnology)4、产品规格(ProductSpecifications)华电电力有限责任公司具有螺杆膨胀机的完整企业技术标准，目前拥有八种机型规格。机型功率范围(KW)转速(rpm)长X宽X高(mm)SEPG801-52000–6000500X250X350SEPG1005-152000–6000550X300X400SEPG18020-502000–6000700X500X650SEPG25050–2501500–60001500X1500X1300SEPG300100–4001500–30001700X1700X1360SEPG400250-7001500–30002000X1800X1500SEPG500400-15001500–30002200X2100X1660SEPG6001000-30001500–30003500X2500X1800三、应用介绍IntroductiontoApplication三、应用介绍2、螺杆膨胀机应用范围工业余热废热资源可再生能源资源工工热地太生业烟蒸热资能质气汽液源热热螺杆膨胀机是一种优良的回收低温能源发电的新型热动力装置，具有通用性强、热能适用广、使用维护安全便捷、节能高效等技术特点，在不影响用户正常生产的前提下实现节能减排和经济增效。地热发电能源生物质热回收钢铁冶金行业工业石油化工行业余热建材行业热制药及食品行业螺杆膨胀机＋发电机＝螺杆膨胀发电机组水阳新太阳能热发电三、应用介绍1、常规技术和余热资源现状常规热发电技术－汽轮机发电机组基本要求：（1）必须是蒸汽状态，不能液体含量（2）压力、温度、流量相对稳定（3）干净的蒸汽（4）专业的技术维护团队工业余热废热的现状－很难回收发电（1）蒸汽、湿蒸汽、热水、低温烟气等（2）波动大，不稳定（3）热源结垢、脏（4）单处热能量小，应用维护技术必须简便三、应用介绍3、新能源发电和余热发电的技术优势新能源领域优势A、地热发电的应用优势（1）效率高：比常规地热发电技术高30％－60％。（2）简单方便：不怕结垢，系统简单、安装投运方便。（3）投资和维护费用低。B、太阳能热发电的应用优势（1）扩大太阳能热发电范围：100℃以上的太阳能热水和蒸汽发电（2）适应太阳能热源的波动。（3）降低投资成本和运行成本：系统简单，降低应用门槛。工业余热废热领域优势A、工业烟气回收的应用优势可回收150℃以上烟气发电，比常规技术（300℃以上）更充分。B、蒸汽余热回收的应用优势可回收各种蒸汽（含汽水）发电，比常规技术（须干净无水）更广泛。C、热水热液回收的应用优势可回收80℃以上热水热液发电，突破常规技术很难发电应用的瓶颈。三、应用介绍4、余热回收发电情况（1）工业余热蒸汽回收发电蒸汽压力（MPa）发电指标（度/吨蒸汽）0.330～500.3～0.650～900.6～1.090～120适用场合：工业中各种减温减压节损的蒸汽、放散蒸汽，地热、太阳能和生物质热产生的蒸汽。三、应用介绍（2）工业烟气回收发电烟气温度（℃）～200发电指标（度/万标米立方）15～30～30070～90～400120～150工业烟气情况相对复杂，除了烟气温度指标和现场施工条件外，还涉及到烟气成分、磨损以及腐蚀等问题，可能会发生较大偏差。三、应用介绍（3）工业热水热液回收发电热水温度（℃）80发电指标（度/吨水）0.3～0.4～1001.2～1.5～1202.5～3.5由于热水热液的品位很低，必须采用双循环螺杆膨胀机发电技术进行回收发电。三、应用介绍5、螺杆膨胀机的市场预估（1）中国市场预计总装机规模：2.0亿KW以上年发电量：10,000亿度以上年节约标煤：亿吨以上3.0年减少CO2排放：8.3亿吨以上1.0（2）国际市场国际市场规模是中国境内市场的10倍以上。（3）产品经济寿命期：30年市场规模：三、应用介绍6、部分应用项目公司名称国家示范西藏羊八井地热电厂地热发电项目（一期工程）新余钢铁集团中板放散蒸汽节电项目（一期工程）国电江西九江电厂200MW机组连排水发电项目广东韶钢集团二轧厂加热炉富余蒸汽节电项目山东莱芜钢铁集团节流蒸汽发电项目江苏观音山电厂汽机抽汽发电项目江苏塘闸热电厂汽机抽汽发电项目首钢集团迁安钢厂节流蒸汽发电项目江西铜业电解车间差压蒸汽节能项目安徽金隆铜业集团富余蒸汽节能项目（一期工程）1000KW250KW300KW200KW800KW300KW200KW500KW2×500KW2×250KW机组三、应用介绍公司名称中石化股份公司茂名分公司富余蒸汽发电项目江西赣中氯碱制造有限公司富余蒸汽发电项目广西天然纸业有限公司蒸汽压差发电项目广东韶钢集团高炉布袋灰蒸汽利用发电项目江西良山钢管厂219环形炉尾气热发电项目安徽铜陵金昌冶炼厂差压节能项目江苏永钢集团有限公司二棒材厂加热炉蒸汽项目山东济南钢铁厂高温球团辐射余热发电项目机组400KW400KW250KW450KW200KW260KW200KW300KW400KW四、具体案例应用ApplicationinSpecificCases中石油华北油田废热液“低温双循环螺杆膨胀发电机组”2011.3华北.任丘.潜山油田废油井回收项目序号123名称发电功率吨水发电环境温度单位KW度/吨℃设计方案(250t/h,110℃,4口井）3601.4415实际运行（125t/h,108.7℃,2口井）2311.8510备注发电后热水80℃，要求送至后续工艺维温使用。实际流量57-140t/h波动。四、具体案例应用2、工业余热回收领域发电案例邢台钢铁有限公司余热蒸汽回收发电项目（5套3300KW，年节电2100万度）四、具体案例应用