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一、 技術(shù)原理
螺桿膨脹機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)主要是通過(guò)螺桿膨脹機(jī)回收余熱蒸汽、熱水、熱液及煙氣余熱拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的余熱余能利用技術(shù)。按照低熱值熱源是否直接驅(qū)動(dòng)螺桿膨脹機(jī)做功，可以將螺桿膨脹機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)分為常規(guī)循環(huán)系統(tǒng)與有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)。
1、常規(guī)循環(huán)系統(tǒng)
常規(guī)循環(huán)系統(tǒng)又稱(chēng)單循環(huán)系統(tǒng)，是將含熱流體直接引入螺桿膨脹機(jī)機(jī)組，由其推動(dòng)主機(jī)膨脹作功，該類(lèi)型系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，適用于高溫高壓流體的能量回收。受膨脹能力限制，直接驅(qū)動(dòng)螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)的熱源應(yīng)用范圍為低于300℃的0.15~3.0MPa的蒸汽或壓力0.8MPa以上、高于170℃的熱水等。
2、有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)
有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)又稱(chēng)雙循環(huán)系統(tǒng)，是將工質(zhì)與含熱流體進(jìn)行熱交換之后，將氣態(tài)的工質(zhì)引入螺桿膨脹機(jī)主機(jī)，推動(dòng)主機(jī)膨脹做功。對(duì)小于的0.1MPa的蒸汽或壓力0.8MPa以下、高于85℃的熱水可以采用二次循環(huán)有機(jī)工質(zhì)螺桿膨脹機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行余熱回收。而對(duì)200℃以上的煙氣可采用配余熱鍋爐的螺桿膨脹機(jī)組進(jìn)行余熱回收。
在工程應(yīng)用中，有機(jī)朗肯循環(huán)螺桿膨脹發(fā)電站系統(tǒng)通過(guò)工質(zhì)泵將低壓液態(tài)有機(jī)工質(zhì)增壓，利用蒸發(fā)器吸收工質(zhì)熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏赫魵?，高溫高壓蒸氣再推?dòng)螺桿膨脹機(jī)做功，產(chǎn)生能量輸出，膨脹機(jī)出口的低壓蒸氣進(jìn)入冷凝器，向低溫?zé)嵩捶艧岵⒗淠秊橐簯B(tài)，如此往復(fù)循環(huán)。
二、技術(shù)特點(diǎn)
螺桿膨脹機(jī)作為螺桿膨脹機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)的主要設(shè)備，主要零部件較少，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用很低，運(yùn)行時(shí)無(wú)需盤(pán)車(chē)、暖機(jī)，且不會(huì)飛車(chē)，可以直接沖轉(zhuǎn)啟動(dòng)，操作簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人職守，很適合工礦企業(yè)使用。不僅如此，螺桿膨脹機(jī)還適用于高鹽份的強(qiáng)堿流體，機(jī)體本身能除垢自潔，因而對(duì)余熱流體品質(zhì)要求不高，進(jìn)一步擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
相比于汽輪機(jī)只能適用于蒸汽流量和參數(shù)相對(duì)穩(wěn)定的過(guò)熱蒸汽、干凈蒸汽等熱源，螺桿膨脹機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)適用于過(guò)熱蒸汽、飽和蒸汽、汽液兩相混合物、煙氣、含污熱水、熱液體等不同種類(lèi)的工業(yè)余熱，當(dāng)余熱熱源參數(shù)(壓力、流量等)變化明顯時(shí)，機(jī)組效率仍能保持相對(duì)穩(wěn)定。實(shí)際應(yīng)用中，螺桿膨脹機(jī)組發(fā)電系統(tǒng)一般用于300℃以下的熱源，余熱規(guī)模較小的場(chǎng)合。當(dāng)熱源溫度在200℃左右時(shí)，其熱功轉(zhuǎn)化效率(系統(tǒng)對(duì)外輸出機(jī)械能與低溫?zé)嵩此瑹崮艿谋壤?可達(dá)15%左右，如果品質(zhì)更低一點(diǎn)，熱功轉(zhuǎn)化效率可達(dá)8%~13%.
目前，螺桿膨脹機(jī)發(fā)電系統(tǒng)憑借不挑食、不復(fù)雜、占地少、施工量小、性價(jià)比高等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，獲得了一定的市場(chǎng)空間，大量應(yīng)用于石油、化工、冶金、鋼鐵、水泥、造紙、印染等領(lǐng)域。雖然利用螺桿膨脹機(jī)組回收余熱發(fā)電擁有廣闊的市場(chǎng)空間，但實(shí)際發(fā)展情況并不樂(lè)觀。究其原因主要是受膨脹能力限制，單機(jī)功率一般不高，用戶無(wú)法綜合衡量節(jié)能效果。此外，行業(yè)準(zhǔn)入技術(shù)門(mén)檻不高，行業(yè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，沒(méi)有統(tǒng)一發(fā)展規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)等因素也對(duì)其發(fā)展造成了一定影響。
為實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，螺桿膨脹機(jī)余熱余能利用技術(shù)通過(guò)找準(zhǔn)市場(chǎng)定位，建立規(guī)范的行業(yè)秩序，制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)等措施，能夠成為繼微型燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)、往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電系統(tǒng)之后的又一種重要的余熱余能利用方式。
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