ORC低温余热发电技术专题汇报
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空气 15℃
地热/热回收
一、国家相关政策及低温发电系统研发背景
二、ORC(有机朗肯循环）低温余热发电系统
三、华航盛世ORC技术
四、ORC低温发电技术的应用
五、华航盛世服务承诺
华航盛世ORC技术
华航盛世公司和广州北航新兴产业技术研究院共建新能源余热发
电工程应用中心，共同研发出具有自主知识产权的有机朗肯低温
膨胀机应用范围
资源温度与效率
效率
25% 19% 19% 16% 10% 7.5%
应用
生物质/热回收 /CSP
载热体
导热油 310℃ 导热油 310 ℃ 导热油 275 ℃ 水 180℃ 水 100℃ 水 90℃
放热
水 25℃
生物质（CHP）
水 80℃
水 25℃ 水 30℃
热回收
地热/热回收
地热
水 10℃
二、ORC(有机朗肯循环）低温余热发电系统
三、华航盛世ORC技术
四、ORC低温发电技术的应用
五、华航盛世服务承诺
可用资源
工业余热资源 可再生能源
工 业 蒸 汽
工 业 烟 气
热 水 热 液
地 热
太 阳 能 集 热
生 物 质
主要市场应用
太阳能
地热
生物质发电
工业余热回收
应用领域
低温余热发电可广泛应用于地热、太阳能制热、水泥窑炉余热回收、
一、国家相关政策及低温发电系统研发背景
二、ORC(有机朗肯循环）低温余热发电系统
三、华航盛世ORC技术
四、ORC低温发电技术的应用
五、华航盛世服务承诺
系统原理
低温余热发电 是空调的逆循环
低温发电装置是采用低沸点 有机工质进行闭式热力循环 （ ORC- 有机朗肯循环）， 从而驱动涡轮机做功的小型
余热发电系统。 该系统零燃料成本 - 燃料来自地热或工业余热； 零排放 - 封闭式循环系统； 可不间断供电 - 基荷运行； 可在中低温运转发电； 通过此系统解决了国内中低温余热无法发电的难题，具有良好的 经济效益及社会效益。
向心涡轮核心改造技术
向心涡轮驱动发电，核心技术来源于飞机制 冷系统的涡轮膨胀机。压缩气体经过透平膨胀机 的喷嘴加速与导向，以很高的切向速度和很低的 径向速度进入透平机转子通道，然后以很低的速 度从转子中心排出口离开。 飞机空调中，气体经过喷嘴，热能转化为动 能，并进一步将其转化为转子的机械能，最终驱 动风扇运转。 将风扇替换为发电机 组，即可进一步将机械能 转化为电能，实现航空技 术在民用中的有效转化。 同时航空发动机叶片、转 子技术的有效转化，也为 电机适配器 发电机
各系统可根据资源情况以及用户情况灵活搭配。
可降低冷却能耗。
高耗能设备的余热发电
多数高耗能设备均伴随着大量余热的放散，有些 可用于ORC发电： 各种锅炉、炉窑（排烟） 燃气轮机（排气） 大型压缩机
大型压缩机余热发电
一、国家相关政策及低温发电系统研发背景
二、ORC(有机朗肯循环）低温余热发电系统
节能分析（一般性）
一套250KW ORC系统的发电收益 名称 数值 单位
运行小时数
净发电量 电价 年发电收益 初投资 回报期 节约标准煤 减少CO2 排放量
8000
250 0.68 136 400 2.94 800 2000
小时
KW 元/KWH 万元 万元 年 吨/年 吨/年
一、国家相关政策及低温发电系统研发背景
总余热28.02×105Kcal/h。经分析，可形成冷热电梯级利用的综合解 决方案。
化工热水余热综合利用解决方案
方案优点
余热梯级利用，能源利用率可达98%：高品位 热用于发电，中品位热用于制冷，低品位热用 于供暖/工艺预热； 系统控制较灵活，发电系统、制冷系统、供热 系统之间热负荷可调节；
国内首台向心式ORC低温发电产品
—北京华航盛世制造
零 零 低 不 规 高 排 燃 维 间 格 效 放 料 护 断 循 成 需 供 环 本 求 电 200kW ~ 300kW
17
国内首台向心式ORC低温发电产品
—北京华航盛世制造
现场运行数据：发电量247kW
17
低温发电机组优点
利用80-250摄氏度的热源为动力发电，实现免费燃料、 零排放，进入可再生的动力时代 标准化的零件及安装过程，适用于模块化和可扩展的大型 工厂，可以轻松并联组成MW级的发电站 高效向心式透平，能量转换能力更强。高速同轴发电机稳 定性更高。 可实现24/7/365全年的远程监控
向 心 涡 轮 透 平 机
齿 轮
轴封及联轴器
系统的整体高效提供了有 效保证。
叶轮CFD设计及应力分析
核心技术— 向心涡轮透平机
有机工质的选择及涡轮透平的设计：
1. 充分考虑工质热力特性、经济性、安全性、环境友好及系统效率，选择合 适的有机工质。 2. 有机工质与水蒸气的热力学属性差别非常大，避免简单直接利用常规汽轮 机作为替代。 3. 在设计透平机叶轮曲线及流道设计中，按照有机工质进行气动设计及气动 参数选择，建立流动及其损失模型，做好变工况预测。 4. 优秀的系统密封及油系统设计，保证系统安全高效运行。
三、华航盛世ORC技术
四、ORC低温发电技术的应用
五、华航盛世服务承诺
服务内容
根据客户需求，华航盛世可提供： 工艺节能性分析 余热回收利用综合解决方案 ORC低温余热发电装置 系统设计、设备采购、工程实施等 项目总包
节能减排意义
利国利民 低碳生活 互利多赢 新能源、新思维、展现新价值
石油开采过程中的尾水余热、化工领域炼化催化分解冷却后的余热。
在化工领域有大量的低温热水存在白白流失的情况，节能潜力巨大。
化工应用案例
以某化工厂的炼化催化重整装置为例，该系统共有5股不同温度等级的 余热，分别为： 出处 二甲苯塔底油 二甲苯产品 蒸发塔顶 重整油塔顶 苯塔顶 温度 215-80度 205-80度 147-80度 104-80度 98-80度 热负荷（x105Kcal/h） 1.89 3.26 7.39 9.89 5.59
低温余热指品位相对较低的热能，一般温度在80-2500C。
低温热能包括太阳热能、各种工业废热、地热、海洋温差等可再生
能源 目前我国能源形式严峻的根本原因在于用能效率低下。我国工业
用能中近60-65%的能源转化为余热资源，其中温度低于2500C以下
的低温余热，约占余热总量的50%以上，利用和回收这部分能源，对 于解决我国的能源问题，减少能源生产过程中的环境污染具有重要的 意义。 但由于这部分余热其品位较低，之前国内技术尚无法实现对其有 效的回收利用。
做一个有益于社会和国家的有价值公司 !
环境保护需求
美国NASA 全球PM2.5分布图
中国日益严重的环境污染以及愈演愈烈的雾霾引起了广大群众及政府 的强烈关注，在刚闭幕的十八届三中全会中第一次提出“全面推进生 态文明建设，健全资源节约利用、生态环境保护的体制机制”，也为 有效消除工业领域热污染带来了发展的契机
国家相关政策背景及产业规划
制冷
空调
电力
电站wk.baidu.com统。
热量
低温余热 发电系统 燃烧 排放 燃料
电力
旨在利用较低温度热源进行
电力输出，将低品位热能转
化为高品质能源 。
有机朗肯发电系统工艺
输入热能 输出清洁电能
冷却塔 冷凝器 水泵
发电机
涡 轮
80～150 ℃ 热水
蒸发器
工质泵
国家对ORC技术的重视
重大技术装备自主创新指导目录
（2012 年版）
ORC低温余热发电技术专题汇报
北京华航盛世能源技术有限公司
一、国家相关政策及低温发电系统研发背景
索引
二、ORC(有机朗肯循环）低温余热发电系统
三、华航盛世ORC技术
四、ORC低温发电技术的应用
五、华航盛世服务承诺
社会发展需求
中国是世界上最大的能源消耗国
发达国家
单位GDP能源消耗
中国
目前世界各国都非常重视能源的有效利用，一些发达国家能源利用率 都在50%以上，美国的能源利用率已超过60%，而我国只有30%左 右。我国能源利用率低的一个重要原因就是低温余热能源没有得到充 分利用。 2015年我国工业增加值能耗较2010年下降 21%、节能 6.7 亿吨 标准煤，如此宏大的目标如何落地？“十一五”余热利用已经取得了 巨大成就，"十二五"还有多少潜力可挖？
• 国务院发布的节能环保产业规划 • 国家“十二五”国家战略性新兴产业发展规划
包含低温余热发电的节能环保产业是国家加快培育和发展的7个战略性新兴产 业之一战略性新兴产业增加值2015年要占GDP的比重力争达到 8%左右。 2020年占GDP的比重力争达到15%左右。
技术应用背景
低温余热资源
• 国务院2012年8月6日发布 “十二五”节能减排规划 • 工信部发布工业节能“十二五”发展规划
国务院节能减排“十二五”规划，钢铁、水泥、玻璃、合成氨、烧碱、电石、 硫酸七个工业行业到“十二五”末，到2015年新增余热余压发电能力2000万 千瓦，“十二五”时期形成5700万吨标准煤的节能能力。
工业和信息化部 科学技术部 财政部 国务院国有资产监督管理委员会
二 O 一二年一月十七日
8.4.5
超低温余热回收利用 设备
I
回收余热温度： 工业流程温度50~250℃； TRT尾气温度80~120℃ 燃气轮机尾气温度400~500℃ 烧结烟气温度80~150℃
1、低品位热能汽轮机技术； 2、有机工质郎肯循环（ORC）透平技术； 3、换热器技术； 4、有机工质泵技术。
地热/热回收
一、国家相关政策及低温发电系统研发背景
二、ORC(有机朗肯循环）低温余热发电系统
三、华航盛世ORC技术
四、ORC低温发电技术的应用
五、华航盛世服务承诺
华航盛世ORC技术
华航盛世公司和广州北航新兴产业技术研究院共建新能源余热发
电工程应用中心，共同研发出具有自主知识产权的有机朗肯低温
膨胀机应用范围
资源温度与效率
效率
25% 19% 19% 16% 10% 7.5%
应用
生物质/热回收 /CSP
载热体
导热油 310℃ 导热油 310 ℃ 导热油 275 ℃ 水 180℃ 水 100℃ 水 90℃
放热
水 25℃
生物质（CHP）
水 80℃
水 25℃ 水 30℃
热回收
地热/热回收
地热
水 10℃
二、ORC(有机朗肯循环）低温余热发电系统
三、华航盛世ORC技术
四、ORC低温发电技术的应用
五、华航盛世服务承诺
可用资源
工业余热资源 可再生能源
工 业 蒸 汽
工 业 烟 气
热 水 热 液
地 热
太 阳 能 集 热
生 物 质
主要市场应用
太阳能
地热
生物质发电
工业余热回收
应用领域
低温余热发电可广泛应用于地热、太阳能制热、水泥窑炉余热回收、
一、国家相关政策及低温发电系统研发背景
二、ORC(有机朗肯循环）低温余热发电系统
三、华航盛世ORC技术
四、ORC低温发电技术的应用
五、华航盛世服务承诺
系统原理
低温余热发电 是空调的逆循环
低温发电装置是采用低沸点 有机工质进行闭式热力循环 （ ORC- 有机朗肯循环）， 从而驱动涡轮机做功的小型
余热发电系统。 该系统零燃料成本 - 燃料来自地热或工业余热； 零排放 - 封闭式循环系统； 可不间断供电 - 基荷运行； 可在中低温运转发电； 通过此系统解决了国内中低温余热无法发电的难题，具有良好的 经济效益及社会效益。
向心涡轮核心改造技术
向心涡轮驱动发电，核心技术来源于飞机制 冷系统的涡轮膨胀机。压缩气体经过透平膨胀机 的喷嘴加速与导向，以很高的切向速度和很低的 径向速度进入透平机转子通道，然后以很低的速 度从转子中心排出口离开。 飞机空调中，气体经过喷嘴，热能转化为动 能，并进一步将其转化为转子的机械能，最终驱 动风扇运转。 将风扇替换为发电机 组，即可进一步将机械能 转化为电能，实现航空技 术在民用中的有效转化。 同时航空发动机叶片、转 子技术的有效转化，也为 电机适配器 发电机
各系统可根据资源情况以及用户情况灵活搭配。
可降低冷却能耗。
高耗能设备的余热发电
多数高耗能设备均伴随着大量余热的放散，有些 可用于ORC发电： 各种锅炉、炉窑（排烟） 燃气轮机（排气） 大型压缩机
大型压缩机余热发电
一、国家相关政策及低温发电系统研发背景
二、ORC(有机朗肯循环）低温余热发电系统
节能分析（一般性）
一套250KW ORC系统的发电收益 名称 数值 单位
运行小时数
净发电量 电价 年发电收益 初投资 回报期 节约标准煤 减少CO2 排放量
8000
250 0.68 136 400 2.94 800 2000
小时
KW 元/KWH 万元 万元 年 吨/年 吨/年
一、国家相关政策及低温发电系统研发背景
总余热28.02×105Kcal/h。经分析，可形成冷热电梯级利用的综合解 决方案。
化工热水余热综合利用解决方案
方案优点
余热梯级利用，能源利用率可达98%：高品位 热用于发电，中品位热用于制冷，低品位热用 于供暖/工艺预热； 系统控制较灵活，发电系统、制冷系统、供热 系统之间热负荷可调节；
国内首台向心式ORC低温发电产品
—北京华航盛世制造
零 零 低 不 规 高 排 燃 维 间 格 效 放 料 护 断 循 成 需 供 环 本 求 电 200kW ~ 300kW
17
国内首台向心式ORC低温发电产品
—北京华航盛世制造
现场运行数据：发电量247kW
17
低温发电机组优点
利用80-250摄氏度的热源为动力发电，实现免费燃料、 零排放，进入可再生的动力时代 标准化的零件及安装过程，适用于模块化和可扩展的大型 工厂，可以轻松并联组成MW级的发电站 高效向心式透平，能量转换能力更强。高速同轴发电机稳 定性更高。 可实现24/7/365全年的远程监控
向 心 涡 轮 透 平 机
齿 轮
轴封及联轴器
系统的整体高效提供了有 效保证。
叶轮CFD设计及应力分析
核心技术— 向心涡轮透平机
有机工质的选择及涡轮透平的设计：
1. 充分考虑工质热力特性、经济性、安全性、环境友好及系统效率，选择合 适的有机工质。 2. 有机工质与水蒸气的热力学属性差别非常大，避免简单直接利用常规汽轮 机作为替代。 3. 在设计透平机叶轮曲线及流道设计中，按照有机工质进行气动设计及气动 参数选择，建立流动及其损失模型，做好变工况预测。 4. 优秀的系统密封及油系统设计，保证系统安全高效运行。
三、华航盛世ORC技术
四、ORC低温发电技术的应用
五、华航盛世服务承诺
服务内容
根据客户需求，华航盛世可提供： 工艺节能性分析 余热回收利用综合解决方案 ORC低温余热发电装置 系统设计、设备采购、工程实施等 项目总包
节能减排意义
利国利民 低碳生活 互利多赢 新能源、新思维、展现新价值
石油开采过程中的尾水余热、化工领域炼化催化分解冷却后的余热。
在化工领域有大量的低温热水存在白白流失的情况，节能潜力巨大。
化工应用案例
以某化工厂的炼化催化重整装置为例，该系统共有5股不同温度等级的 余热，分别为： 出处 二甲苯塔底油 二甲苯产品 蒸发塔顶 重整油塔顶 苯塔顶 温度 215-80度 205-80度 147-80度 104-80度 98-80度 热负荷（x105Kcal/h） 1.89 3.26 7.39 9.89 5.59
低温余热指品位相对较低的热能，一般温度在80-2500C。
低温热能包括太阳热能、各种工业废热、地热、海洋温差等可再生
能源 目前我国能源形式严峻的根本原因在于用能效率低下。我国工业
用能中近60-65%的能源转化为余热资源，其中温度低于2500C以下
的低温余热，约占余热总量的50%以上，利用和回收这部分能源，对 于解决我国的能源问题，减少能源生产过程中的环境污染具有重要的 意义。 但由于这部分余热其品位较低，之前国内技术尚无法实现对其有 效的回收利用。
做一个有益于社会和国家的有价值公司 !
环境保护需求
美国NASA 全球PM2.5分布图
中国日益严重的环境污染以及愈演愈烈的雾霾引起了广大群众及政府 的强烈关注，在刚闭幕的十八届三中全会中第一次提出“全面推进生 态文明建设，健全资源节约利用、生态环境保护的体制机制”，也为 有效消除工业领域热污染带来了发展的契机
国家相关政策背景及产业规划
制冷
空调
电力
电站wk.baidu.com统。
热量
低温余热 发电系统 燃烧 排放 燃料
电力
旨在利用较低温度热源进行
电力输出，将低品位热能转
化为高品质能源 。
有机朗肯发电系统工艺
输入热能 输出清洁电能
冷却塔 冷凝器 水泵
发电机
涡 轮
80～150 ℃ 热水
蒸发器
工质泵
国家对ORC技术的重视
重大技术装备自主创新指导目录
（2012 年版）
ORC低温余热发电技术专题汇报
北京华航盛世能源技术有限公司
一、国家相关政策及低温发电系统研发背景
索引
二、ORC(有机朗肯循环）低温余热发电系统
三、华航盛世ORC技术
四、ORC低温发电技术的应用
五、华航盛世服务承诺
社会发展需求
中国是世界上最大的能源消耗国
发达国家
单位GDP能源消耗
中国
目前世界各国都非常重视能源的有效利用，一些发达国家能源利用率 都在50%以上，美国的能源利用率已超过60%，而我国只有30%左 右。我国能源利用率低的一个重要原因就是低温余热能源没有得到充 分利用。 2015年我国工业增加值能耗较2010年下降 21%、节能 6.7 亿吨 标准煤，如此宏大的目标如何落地？“十一五”余热利用已经取得了 巨大成就，"十二五"还有多少潜力可挖？
• 国务院发布的节能环保产业规划 • 国家“十二五”国家战略性新兴产业发展规划
包含低温余热发电的节能环保产业是国家加快培育和发展的7个战略性新兴产 业之一战略性新兴产业增加值2015年要占GDP的比重力争达到 8%左右。 2020年占GDP的比重力争达到15%左右。
技术应用背景
低温余热资源
• 国务院2012年8月6日发布 “十二五”节能减排规划 • 工信部发布工业节能“十二五”发展规划
国务院节能减排“十二五”规划，钢铁、水泥、玻璃、合成氨、烧碱、电石、 硫酸七个工业行业到“十二五”末，到2015年新增余热余压发电能力2000万 千瓦，“十二五”时期形成5700万吨标准煤的节能能力。
工业和信息化部 科学技术部 财政部 国务院国有资产监督管理委员会
二 O 一二年一月十七日
8.4.5
超低温余热回收利用 设备
I
回收余热温度： 工业流程温度50~250℃； TRT尾气温度80~120℃ 燃气轮机尾气温度400~500℃ 烧结烟气温度80~150℃
1、低品位热能汽轮机技术； 2、有机工质郎肯循环（ORC）透平技术； 3、换热器技术； 4、有机工质泵技术。