低温余热回收技术简介(英文版)
低温热回收利用技术

1102 42065.4
823 31417.1
468 17869.2
226 8627.6
76 292328.
7
3 69 143875. 2
速后的热水 量(热水流
速≥0 5m/s)
21195. 1
56843.6
30033.1
21133.6
166550. 8626.9 29492.1
3
由表 1 可知,连续重整装置汽改水改造中,需要伴热热水 166.55t/h,而如用蒸汽伴热需 要蒸汽 3.77t/h。若热水伴热热量由 0.8MPa 蒸汽加热,需要 0.8MPa 的加热蒸汽为 3.16t/h。较 蒸汽伴热方案节约蒸汽 0.61t/h,占原伴热蒸汽消耗量的 16.2%。 3、技术的经济成本
1
1
热
2.5
0.7
2.5
3
蒸
35
.9
3
5
1
1
10
11
15
14
由表 2 可以看出,热水伴热在于蒸汽伴热对比当中,热水伴热的经济性明显好于蒸汽伴
资料来源:工业和信息化部网站
系统为例,对低温热回收利用技术进行介绍。热水伴热是以热水为伴热
介质.相对较蒸汽伴热而言运行平稳、且易于操作,可有效减少伴热系统 “跑冒滴漏”现象,减小汽蚀和管线冲刷,美化环境,节约维修成本。热 水伴热还能有效利用余热,节约大量蒸汽,使热源介质温度得到有效控
制,防止输送介质变质。
数量
规格
伴热系统管线
/
对于伴热成本,除了材料成本外还应包括设计费用、施工安装费用、维护费用、运行费
用等,另外考虑能耗、寿命等因素,上海科瑞电伴热线缆有限公司对热水伴热、蒸汽伴热和
ORC低温余热发电技术

ORC低温余热发电技术基于有机朗肯循环的ORC低温余热发电技术伴随国际能源价格持续上涨,及对可再生能源、清洁能源的呼声日益升高,有机工质朗肯循环(Organic Rankine Cycle简称ORC)低温发电技术在国际电力工业市场已经成为一个异军突起的黑马。
典型的蒸汽动力发电系统,其工作循环可以理想化为由两个可逆定压过程和两个可逆绝热过程组成的理想循环,包括以下四个热力学过程:第一步:定压吸热过程,第二步:绝热膨胀过程,第三步:定压放热过程,第四步:绝热加压过程。
该热力循环理论是由19世纪苏格兰工程师W.J.M.Rankine提出,为纪念其取得的成就,蒸汽动力装置的基本循环亦称为为朗肯循环(Rankine Cycle)。
有机工质朗肯循环专指以低沸点(蒸发温度38度,正戊烷)氟碳氢化合物为循环工质的热力系统,ORC低温发电技术就是基于这一工作过程的发电系统,也称有机工质朗肯循环发电。
ORC低温发电技术,这里低温泛指的温度小于150度但大于90度的热源,其低温热源是工业过程废热、太阳能、海洋温差、地热等清洁能源,技术突破点在于研究更低的热源温度以驱动透平做功发电,以适应更多的工况条件。
尽管发电效率低于传统火电,但由于使用的是清洁能源及工业过程中被废弃的低品质余热,因此在国际能源市场发展迅速。
常规的化石燃料发电技术(火力发电),即利用煤炭、重油或天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水,使水变成高温、高压水蒸气,然后再由水蒸气冲转汽轮机驱动发电机来发电。
这个系统中的循环工质是除盐水,由于水的物理性质(一个大气压,100度蒸发),因此传统电力工业追求的是更高的温度计压力,以提高发电效率,如:超临界、超超临界等。
但是提高发电效率的同时,也带来了环境污染、粉尘、气候变化等负面因素。
因此在低温发电领域,ORC与传统的发电技术相比,具备以下几个优势:1)有机工质具有良好的热力学性质,低的沸点及高的蒸气压力使0RC方法比水蒸气朗肯循环具有较高的热效率,对较低温度热源的利用有更高的效率。
低温余热发电(ORC)综述
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低温余热发电(ORC)综述作者:李刚来源:《科技尚品》2017年第07期摘要:低温余热发电技术在提高能源再利用的有效方法之一,有机朗肯循环(ORC)技术是是低温余热发电技术之一,本文主要介绍了ORC循环的系统的结构和工质的选择方法,为ORC技术研究提供参考。
关键词:低温余热发电;有机朗肯循环;系统结构;有机工质1 前言由于世界人口的增长和全球经济的快速发展,能源消耗日渐增长。
为了保护环境、維护人类良好的生存环境,开发新能源和提高能量利用效率是亟须解决的问题。
可利用再生能源如:太阳能、风能及地热能,在满足能源需求起了越来越多的作用。
而提高能源再利用有效的方法之一就是利用中低温热源的有机郎肯循环。
有机朗肯循环(organic rankine cycle,简称ORC)是低温余热发电技术之一,ORC是使用具有较低临界温度的有机物作为循环工质的朗肯循环。
2 研究现状国外有机郎肯循环主要应用在地热、太阳能、烟气余热回收等工业余热,多数文献根据热力学定律建立模型,计算不同工质和温度下的循环热效率和介绍工质的选择方法,并介绍了有机郎肯循环中的重要设备——蒸汽膨胀做功的设备的选择和设计。
工质均为饱和曲线斜率为负值或者无穷大的干流体和等熵流体。
文献中工质的选择大多为各种CFC(含氯、氟、碳的完全卤代烃)等对环境有一定破坏的有机工质,如R113、R245fa、R123等等。
个别采用氨、烷烃等对环境有好的工质。
而且文献中对工质的选择局限在某一特定的温度范围内。
追求最优系统,工质被加热到饱和状态后在膨胀做功的热效率最高,过热或者未饱和使得不可逆损失和成本增加,降低热效率和经济性。
文献还对有机郎肯循环的系统结构做了详细的介绍,对于温度较高的低温热源,为了提高能源利用率,采用常规的有机郎肯循环已不能满足需求,所以对常规ORC系统结构做了一些改进,如多级或单级抽汽回热ORC和抽汽再热ORC,并对这两种循环方式分别进行了热力分析和计算。
FXH技术简介
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技术介绍复合相变换热器(简称FXH)专利技术是锅炉、工业窑炉、加热炉等尾部低温余热高效回收和利用(新型热传导)的装置,特别适用于锅炉排烟温度的余热回收,已经在国内电力、石油、化工、钢铁等数十家企业大中锅炉上安装应用多年,具有大幅度回收余热的能力,同时保证锅炉不受低温腐蚀,使锅炉节能。
该技术装置在保证金属受热面不结露的前提下,可有效地降低排烟温度和提高锅炉热效率。
复合相变换热器最低壁面温度可调可控,并视作通常“热管技术”的有效延伸和深化发展。
复合相变换热器通过改变锅炉尾部烟气温度和最低壁面温度的函数关系,巧妙地化解聊降低锅炉排烟温度与酸露点腐蚀的矛盾,解决了锅炉排烟温度难以降低的世界性难题,为充分利用锅炉余热提供了新的广阔空间,开创了科学可靠的世界性锅炉节能技改新领域、新天地。
适用对象1、排烟温度偏高有余热利用空间可以节能降耗的锅炉;2、采用其它降低排烟温度的方法均效果不显著的锅炉;3、治金、钢铁、电力、石油等行业有低温热源可利用的工业窑炉、加热炉等;4、有一定的布置空间。
应用效果1、节能----能使锅炉热效率稳定提高1.5%---10%(降低能耗,提高吨煤产汽率,增加锅炉出力);2、节水----降低排烟温度和节约大量脱硫工艺用水;3、防腐----从机理上根本解决设备腐蚀、灰堵问题;4、环保----节能是最大的减排技术优势1、在常规热管换热器的基础上进一步大幅度降低热流体(烟气)的排放温度,使大量的中低温热能被有效回收,产生十分可观的经济效益;2、在降低排烟温度的同时,保持金属受热面壁温度处于较高的温度水平,远离酸露点的腐蚀区域,从根本上避免了结露腐蚀和堵灰现象的出现,大幅度降低设备的维修成本;3、在世界范围呢内首次提出并实现了金属受热面最低壁面温度始终处于可控可调状态,能够在相当大幅度内,适应各类锅炉以及传热负荷的变化,使排烟温度和壁温保持相对稳定;4、在保留热管换热器具有的高效传热的同时,克服了常规热管换热器在使用一段时间后容易产生不凝气体,从而逐渐老化以至失效的致命弱点,大大延长了设备的使用寿命。
优益能AC-WHR型低温余热回收技术介绍

AC-WHR核心技术(二)——体积小
高导热换热管 合理结构设计
换热面积是光管 的6-8倍!
•
钢铝胀接套管
•
• •
翅片管密排布置
防短路导流结构 换热管交错分布
•
换热效果高
•
•
较薄防腐涂层
翅片式结构
•
•
设备体积小
占地小
内管:碳钢/不锈钢 外管:挤压铝合金翅片 保护层:防腐涂层
AC-WHR核心技术(三)——不易结灰、易清理
4
08/10/2014
AC-WHR——系统简介
换热元件 烟气入口
换热元件表面配置 专用AC-ESC陶瓷防 腐涂层解决腐蚀难 题!
隔热罩
控制面板
烟气出口
AC-WHR——系统特点
节能量大 5-15% 体积小 同类的1/2
防腐、防 粘、耐磨
• 独创技术 • 解决腐蚀难题
优益能 AC-WHR
安全、 可靠, 风阻小
AC-WHR 应用案例——华峰化纤(上市公司)
改造后情况
烟气温度降至50℃左右
节能率21%,每年节煤 5000t左右 每小时产生1.0Mpa的蒸汽 2t 锅炉补水温度提高到130℃ 左右
AC-WHR 应用案例——华峰化纤(上市公司)
防腐型换热器部件
服役4年后未发现明显腐蚀和积灰!
AC-WHR 应用案例——其他案例
• 弥补行业空白
寿命长
5年以上
AC-WHR核心技术(一)——防腐蚀
• 防腐涂层耐受强酸、强碱腐蚀,适合PH 1-14; • 烟气腐蚀条件下,长期使用温度170℃; • AC-WHR应用于工业锅炉,5年以上持续服役案例; 燃煤/燃油烟气主要腐蚀介质为稀硫酸,以下数据表明其优异的防腐性
低温余热回收有机朗肯循环技术

低温余热回收有机朗肯循环技术摘要:低温余热广泛存在于高耗能行业中,有机朗肯循环(ORC)利用低温余热发电技术具有众多优势,国内外的许多学者展开了各方面的研究工作,使该技术在工业余热、地热等领域商业化成功。
在采用有机朗肯循环(ORC)发电技术时要充分考虑项目的经济效益,而不能一味地考虑余热的回收效率。
关键词:低温余热有机朗肯循环余热回收经济性分析能源是人类社会生存发展的重要物质基础,攸关国计民生和国家战略竞争力。
“节能减排”是我国可持续发展的一项长远发展战略,也是我国的重要基本国策,随着工业化、城镇化进程加快和消费结构持续升级,我国能源需求刚性增长,资源环境问题仍是制约我国经济社会发展的瓶颈之一,节能减排依然形势严峻、任务艰巨[1]。
加大节能减排设备的研发,即减少能源浪费和环境污染,将创造巨大的经济效益和社会效益。
工业低温余热广泛存在于电力、钢铁、有色金属、建材、石油、化工、煤炭等高耗能行业中,据工信部统计,目前,在七大高耗能行业中余热总资源量约3.5亿吨标煤,其中200℃以下的低品位余热资源约占总余热资源的54%左右,如果将此余热资源加以转换,将可实现约1840万KW的装机规模。
有机朗肯循环(ORC)发电原理有机朗肯循环(ORC)发电系统和传统的朗肯循环发电系统原理相同,区别在于有机朗肯循环采用低沸点的有机工质作为循环工质,最大限度的回收余热资源。
有机朗肯循环(ORC)发电系统主要设备包括:换热器(蒸发器和冷凝器),低沸点工质透平压缩机,膨胀机和发电机等(如图1所示)。
图1 有机朗肯循环(ORC)发电系统图有机朗肯循环(ORC)发电系统主要包括以下4个过程。
:(1)低温低压液体有机工质通过工质泵升压后进入蒸发器中(1-2过程),有机工质泵做功:式中:m——有机工质质量流量(Kg/s)h1——工质泵入口有机工质焓值(KJ/Kg)h2——工质泵出口有机工质焓值(KJ/Kg)——工质泵出口等熵工质焓值(KJ/Kg)——工质泵效率(2)高压低温有机工质进入蒸发器后,被高温流体加热,变成高温高压蒸汽(2-3-4过程),有机工质吸热量为:式中:——蒸发器入口工质焓值(KJ/Kg)——蒸发器出口工质焓值(KJ/Kg)(3)高温高压蒸汽进入膨胀机做功,膨胀机进而拖动发电机发电(4-5过程),膨胀做功量为:式中:——膨胀机入口工质焓值(KJ/Kg)——膨胀机出口工质焓值(KJ/Kg)——膨胀机等熵膨胀效率(4)膨胀后的低压低温蒸汽进入冷凝器,和循环冷却水进行换热,冷却成低温低压液体有机工质,完成整个循环(5-6-1过程)。
低温余热利用技术

低温余热利用技术低温余热是指工业生产过程中产生的温度较低的废热。
传统上,这些废热往往被直接排放到大气中,造成能源的浪费和环境的污染。
然而,随着能源资源的日益紧缺和环境保护意识的增强,低温余热利用技术成为了一种重要的能源节约和环境保护手段。
低温余热利用技术的应用范围非常广泛,涵盖了工业、建筑、交通运输等多个领域。
下面将重点介绍几种常见的低温余热利用技术。
1. 热泵技术热泵技术是一种能将低温热能转化为高温热能的技术。
通过利用热泵循环原理,将低温余热中的热能提取出来,并通过压缩制冷剂的方式转化为高温热能。
这种技术可以广泛应用于供暖、制冷、热水供应等领域,可显著提高能源利用效率。
2. 有机朗肯循环技术有机朗肯循环技术是一种利用低温热能发电的技术。
该技术利用有机朗肯循环工质在低温下的膨胀特性,将低温余热转化为机械能,进而驱动发电机发电。
相较于传统的蒸汽朗肯循环,有机朗肯循环技术在低温条件下具有更高的热效率和更广泛的应用范围。
3. 低温余热供暖技术低温余热供暖技术是一种将低温余热直接利用于供暖的技术。
通过将低温余热与传统供暖系统相结合,可以显著提高供暖效果并降低能源消耗。
这种技术尤其适用于工业企业和大型建筑物,如钢铁厂、化工厂和商业中心等。
4. 低温余热利用于制冷技术低温余热利用于制冷技术是一种将低温余热用于制冷的技术。
通过将低温余热与吸收式制冷系统相结合,可以实现废热的回收利用,并达到节能减排的目的。
这种技术在冷库、制冷车辆等领域有着广泛的应用前景。
5. 低温余热利用于热水供应技术低温余热利用于热水供应技术是一种将低温余热用于供应热水的技术。
通过将低温余热与热水系统相结合,可以实现热水的供应,并降低能源的消耗。
这种技术在酒店、浴室、游泳馆等场所有着广泛的应用前景。
低温余热利用技术是一种重要的能源节约和环境保护手段。
通过热泵技术、有机朗肯循环技术、低温余热供暖技术、低温余热利用于制冷技术以及低温余热利用于热水供应技术等多种技术手段的应用,可以有效地利用低温余热,提高能源利用效率,减少环境污染,实现可持续发展。
低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术

低沸点工质的有机朗肯循环纯低温余热发电技术引言废弃物排放的优点。
(ORMAT)公司利用低温热源的有机朗肯循环(Orga nicRankine Cyck ,简称()RC)纯低温余热发电技术。
该技术有别于常规技术,其特点是:不是用水作为工质,而是使用低沸点的有机物作为工质 来吸收废气余热,汽化,进入汽轮机膨胀做功。
1.低沸点的有机物在一个大气压下,水的沸点足100 C,而一些有机物的沸点却低于水的沸 点,见表I 。
有机物的沸点与压力之间存在着对应关系,以氯乙烷为例,见表 2。
水的沸点与压力之间对应关系见表 3。
1 几种有机狗的游直£廈5作者:来源:更新日期:2007-3-19我国水泥厂的余热发电, 先后经历高温余热发电、带补燃炉的中低温余热发电和纯低温余热发电3个阶段。
纯低温余热发电与带补燃的中低温余热发电相比,具有投资省、 生产过程中不增加粉尘、废渣、N0。
和S0。
等本文介绍以色列奥玛特*2 »乙«沸点与a力的5F)fl关系*3由表2和表3可见,氯乙烷的沸点比水低,蒸气压力很高。
根据低沸点有机工质的这种特点,就可以利用低温热源来加热低沸点工质,使它产生具有较高压力的蒸气来推动汽轮机做功。
2ORC纯低温余热发电在地热发电方面的应用0RC纯低温余热发电技术在我国地热发电方面已得到初步应用,我国目前已经勘测发现的地热田均属热水型热储。
热水型资源发电采用的热力系统主要有两种,即扩容(闪蒸)系统和双工质循环系统。
西藏羊八井地热电站, 热水温度145 C,采用二次扩容热力系统,汽轮机(青岛汽轮机厂设计制造D3 一1. 7/0. 5型地热汽轮机发电机组)单机容量3000W , 3000W / m in , 一次进汽压力182kPa ,温度115 C,二次进汽压力54kPa ,温度8「C, 额定排汽压力为10kPa。
双工质循环系统中,地热水流经热交换器,把地热能传递给另一种低沸点丁质,使之蒸发产生蒸气,组成低沸点工质朗肯循环发电。
有机朗肯循环中低温余热发电技术(14.11.5)

19
Depart. Thermal Energy & Refrigeration Eng.
20
Depart. Thermal Energy & Refrigeration Eng.
螺杆膨胀机作为余热回收动力机,具有的技术特点
(1)螺杆膨胀机适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽水两相流 体、(带压)热水及无压热流体的动力机械,可以回收 不同种类的工业余热; (2)螺杆膨胀机还适用于高盐份的碱性流体,能除垢自洁 ,而且结垢有利于提高机器效率,因而对余热流体品质 要求不高,扩大了应用范围; (3)当余热热源不稳定,参数变化时,机组效率表现稳定 。螺杆膨胀机允许热源压力、流量在大范围内波动,对 机组效率影响不大;螺杆膨胀机为容积式工作原理机, 机内流速低,除泄漏损失外,很少其他损失,机组效率 较高,即使蒸汽参数或负荷变动仍能保持高效率。
混合工质用于有机朗肯循环的研究
可改善系统工作特性 可提高发电效率
34
Depart. Thermal Energy & Refrigeration Eng.
有机工质朗肯循环中低温余热发电 关键技术之一
发电系统优化设计
有机工质朗肯循环发电系统的优化设计
有机工质朗肯循环的热力系统设计(包括系 统热力参数的确定、工质选择、热交换器设计 等)。会直接影响系统的运行效率。在得到热 源的温度和流量等条件后,需要确定有机工质 的蒸发温度、冷凝温度以及换热温差等,这些 参数会对循环效率有较大的影响。
有机朗肯循环(ORC)中低温余热发电与工业余热利用

技术应用背景 有机朗肯循环(ORC)余热发电技术 研究概况 关键设备与技术 工业余热回收利用
建议和总结
有机工质朗肯循环中低温余热发电
关键设备之一
螺杆膨胀机简介
螺杆膨胀机的基本构造 螺杆膨胀机是一种依据容积变化原理工作
的双轴回转式螺杆机械。它的结构与螺杆压缩机 基本相同,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零件组成,结 构简单,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合的螺旋形阴、阳 转子平行地置于气缸中。
不同国家ORC发电机组的装机数量
国外的研究应用状况
国外ORC技术已成功商业化,涌现出许多ORC设计与制造厂,如美国 ORMAT公司、意大利Turboden、德国GMK公司等,普惠、GE、三菱等著名 叶轮机械设计制造企业也成立了专门的ORC公司。
国内的研究应用状况
国内对于ORC发电技术的研究较多,目前仍需要深入 解决理论研究与工程实际相结合问题,ORC发电系统的工 程化应用仍需要有多项关键技术攻克。
资源范围,为建材、冶金、化工等行业的低温余
热资源回收提供了技术手段和设备。
同时,这项技术还可以推广到可再生能源发 电系统中(如地热、太阳能和生物质能),为可 再生能源发电提供关键技术和设备。
可利用的余热
余热温度范围: 80-350℃ 余热的形态: 烟气,蒸汽,热水 可以扩展的应用:
地热利用、太阳能利用、生物质能。
我校在有机工质朗肯循环发电的研究
天津大学热能工程系和教育部“中低温热能高效利 用”重点实验室对有机工质的热物理性质及热力循环的 研究水平位居国内领先水平,在ORC技术的理论与实验研 究中均取得了具有实用价值的成果。
早在上世纪70年代,即建成了国内首台ORC太阳能热 发电(1kW)实验系统,并取得了大量运行实验数据,近 年,发表多篇关于ORC系统的理论实验研究论文,同时拥 有多项关于有机工质及ORC系统构成的发明及实用新型专 利。
HRS低温余热高效回收利用技术与应用

HRS低温余热高效回收利用技术与应用
王伯义;韩战旗;卓俭进
【期刊名称】《硫酸工业》
【年(卷),期】2022()6
【摘要】介绍了中原黄金冶炼厂HRS低温位热回收工艺,并分析了影响HRS产汽量的因素,通过增加HRS换热器对HRS外串高温硫酸所带热量进行高效回收利用,可多回收蒸汽43600 t/a,创造经济效益425.10万元/a,节约标准煤1714.57 t/a,减少CO_(2)排放量4492.17 t/a,减少SO2排放量14.57 t/a,减少NOx排放量12.69 t/a,该技术低碳环保,节能减排成效显著。
【总页数】4页(P22-25)
【作者】王伯义;韩战旗;卓俭进
【作者单位】河南中原黄金冶炼厂有限责任公司;河南省黄金资源综合利用重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TQ111.16
【相关文献】
1.利用吸收式热泵技术回收石化行业低温余热的应用研究
2.基于低温位热能利用的硫酸装置余热分级回收技术应用研究
3.高效热泵技术回收低温余热应用
4.基于低温热管技术矿井乏风余热回收利用研究与应用
5.矿井排水低温余热回收利用技术研究及应用
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采用热泵技术回收工业循环水余热

采用热泵技术回收工业循环水余热闫晓燕【摘要】如何利用工业余热,特别是30~50℃低温余热,是行业内普遍关注的问题,热泵技术在这方面具有很大潜力,是一项值得推广的节能技术。
介绍了太钢自备电厂采用热泵技术回收工业循环水余热的方案与效℃计算。
%It has been an issue of common concern in the steel sector to recover indus-trial waste heat, especially 30-50℃ low temperature waste heat. With great potential in this field the heat pump is of an energy saving technology deserving promotion. The project of recovering waste heat from industrial circulating water using heat pump technology at the self-supply power plant of Taiyuan Steel is introduced and economic benefit of the project is calculated as well.【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P31-33)【关键词】钢铁行业;低温余热;热泵技术;节能【作者】闫晓燕【作者单位】太原钢铁集团有限公司规划发展部,山西太原 030003【正文语种】中文【中图分类】TK115随着全球气候变化形势的日益严峻,钢铁行业节能减排也变得刻不容缓,淘汰落后工艺,采用先进的技术装备,提高能源利用率,降低能源消耗,减少二氧化碳排放,是钢铁行业实现可持续发展的重要措施。
在钢铁行业冶炼生产中,会产生大量的循环冷却水,水温大约在40~50益。
余热回收发电系统英文文献翻译终极版

英文文献翻译:余热回收发电系统的热力学第二定律分析摘要:本文基于热力学第二定律对各种不同的运行条件下余热回收利用于发电系统进行了科学研究。
对不同的运行条件下,余锅炉的温度、输出功、第二定律下的效率以及熵增进行了模拟。
分析结果中考虑了具有不同排烟成分和排烟温度的烟气比热。
对于节点温差对余热锅炉性能、熵增率和第二定律效率的影响也进行了研究。
随着节点温差的增大,余热锅炉和动力回收装置的热力学第二定律的效率有所下降。
发电系统的第一第二定律效率随着排烟成分和氧气含量的不同而不同。
将排烟近似为空气处理,从第一和第二定律的观点来看,空气的标准分析会导致发电系统性能估计过高或者过低。
采用实际的气体组成成分和比热可以准确的预测第二定律下的性能。
本文的结果为基于热力学第一第二定律下,气体成分、比热和节点温差对余热锅炉的性能影响提供了更多的信息。
关键词:余热锅炉;余热回收利用;第二定律效率;节点温差;气体成分;性能1.简介近年来,随着能源价格的上涨和全球的能源告急,发展先进的能源系统以提高效率和降低排放成为一个迫切的需要。
能源在一个国家的发展和繁荣过程中扮演着十分重要的角色。
这些年,余热回收利用,可更新的能源,热电联产和联合循环发电系统得到了人们越来越多的注意。
一些工业过程回收余热来发电或者通过余热锅炉来利用余热具有很大的可行性。
同时,余热锅炉也应用于电站燃气轮机和蒸汽轮机装置来回收燃气轮机排气的余热来产生蒸汽。
从经济的角度来说,余热锅炉的性能在这些先进的能源系统的运行中是十分重要的,因为蒸汽发生装置的每一个附加的部件都代表着额外的发电量或者实际可以应用的余热。
有已出版的文献资料基于热力学第一定律对节点温差对余热回收用于发电或者热电联产系统的影响做了分析。
热力学第一定律的分析没有解释系统中能量的不可逆和能量品质降低的原因。
第二定律的分析通过分析能量的品质为测量和优化一个热力系统性能提供了有效的手段。
相比传统的能量分析方法,热力学第二定律分析热力系统的方法在工业和学术领域已被广泛接受,它已发展成为一套测量评估系统性能的标准。
低温余热发电(ORC)技术
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低温余热发电(ORC)技术一、低温余热发电概述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。
低温热源泛指温度小于250℃但大于80℃的热源,包括工业过程废热、太阳能、海洋温差、地热等。
在工业领域中,一般低温余热指的是200℃以下的工业生产过程产生的余热气、冷凝水、热水; 150℃以下的气体以及锅炉、工业加热炉的排烟气等热量。
由于这部分余热其品位较低,回收系统初期投资大,回收期长,因此,在相当长的一段时间里低温余热资源都没有引起足够的重视。
低温余热发电是通过回收钢铁、水泥、石化等行业生产过程中排放的中低温废烟气、蒸汽、热水等所含的低品位热量来发电,是一项变废为宝的高效节能技术。
该技术利用余热而不直接消耗能源,不仅不对环境产生任何破坏和污染,反而有助于降低和减少余热直接排向空中所引起的对环境的污染。
由于低温余热发电大部分利用的是温度小于150℃的热源,此时传统的以水(蒸汽)为循环工质的发电系统由于产生的蒸汽压力低,导致发电效率较低,无法产生经济效益。
在低温余热发电中多采用有机工质(如R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷等)作为循环工质。
由于有机工质在较低的温度下就能气化产生较高的压力,推动涡轮机(透平机)做功,故有机工质循环发电系统可以在烟气温度200℃左右,水温在80℃左右实现有利用价值的发电。
二、 ORC发电原理及流程有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,简称ORC)是以低沸点有机物为工质的朗肯循环,主要由余热锅炉(或换热器)、透平、冷凝器和工质泵四大部套组成。
有机工质在换热器中从余热流中吸收热量,生成具一定压力和温度的蒸汽,蒸汽进入透平机械膨胀做功,从而带动发电机或拖动其它动力机械。
从透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热,凝结成液态,最后借助工质泵重新回到换热器,如此不断地循环下去。
低温余热orc发电耦合co2捕集
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低温余热orc发电耦合co2捕集随着全球能源需求的增加和环境问题的日益突出,清洁能源的开发和利用成为人们关注的焦点。
在工业生产和能源消耗中,大量的余热和废热被排放到大气中,造成能源资源的浪费和环境污染。
低温余热organic Rankine cycle(ORC)发电技术以其在低温条件下高效转化低品质热能为电能的特点,成为一种有效利用余热的方式。
而同时采用CO2捕集技术,可以减少二氧化碳的排放,实现低碳发展。
本文将探讨低温余热ORC发电与CO2捕集的耦合技术以及其应用前景。
一、低温余热ORC发电技术简介低温余热ORC发电技术借助有机工质在闭合回路内进行工作,通过低温热能驱动涡轮机发电。
它适用于工业和市政废热发电、太阳能热能利用、地热能及余热的利用等领域,有助于提高能源利用效率,减少温室气体排放。
低温余热ORC发电系统主要由余热供应器、有机工质循环系统、涡轮发电机组和冷却器组成。
首先,低温余热被传送至余热供应器,使得有机工质发生蒸发。
然后,蒸汽驱动涡轮旋转,带动发电机发电。
最后,蒸汽在冷却器中冷却,凝结成液体,回到余热供应器重新进行循环。
二、CO2捕集技术及其意义CO2捕集技术是一项重要的碳减排措施,通过将工业排放的二氧化碳分离、捕集和储存,可以有效减少大气中的温室气体浓度,减缓全球变暖。
常见的CO2捕集技术包括物理吸收、化学吸收、膜分离和吸附分离等。
CO2捕集技术的意义在于减少温室气体排放,缓解能源消耗对气候变化的影响。
尤其对于工业生产过程中产生的大量CO2排放,采用捕集技术可以在一定程度上实现清洁生产,为实现低碳经济和可持续发展奠定基础。
三、低温余热ORC发电与CO2捕集的耦合技术低温余热ORC发电与CO2捕集的耦合技术可以实现能源的高效利用和排放的减少。
在低温余热ORC发电系统中添加CO2捕集装置,可将燃烧过程中产生的二氧化碳分离并收集,进一步提高发电系统的环保性能。
具体实施流程如下:首先,将低温余热引入余热供应器,驱动有机工质发生蒸发,并将蒸汽带动涡轮发电机发电。
低温余热回收升级利用技术综述
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低温余热回收升级利用技术综述许玮玮;唐晓东;李小红;冯雪峰;陈小金;刘海燕【摘要】综述了低温余热回收升级利用技术,介绍一些常见应用形式如热泵、制冷、余热发电、热管及变热器等,分别进行相关技术及经济评价,列举优缺点并指出未来发展趋势。
最后指出,在全面分析系统余热状况的基础上,考虑开展升级利用组合技术,一方面可以保证低温余热的全面、彻底回收,另一方面还能得到高品位热能。
%An up-grade utilization technology in low-temperature waste heat recovery was summarized,and some conventional processes such as heat pump,refrigeration,waste heat generation,heat pipe and absorption heat transformer,et al were introduced.The technological assessment and economic evaluation were carried out,respectively,the merits and drawbacks and the future development trends were proposed.Finally,onthe basis of a comprehensive consideration of the overall low-temperature resources,some group technologies of the up-grade utilizations was explored.By doing this,an all-around and thorough recovery of the low-temperature waste heat was guaranteed and some higher level heat canbe acquired at the same time.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2011(039)023【总页数】3页(P34-36)【关键词】节能;低温余热;升级利用;组合技术【作者】许玮玮;唐晓东;李小红;冯雪峰;陈小金;刘海燕【作者单位】西南石油大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;西南石油大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500;无锡蓝星石油化工有限责任公司,江苏无锡214011;无锡蓝星石油化工有限责任公司,江苏无锡214011;西南石油大学化学化工学院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TK115低温余热是系统即使进行优化改造仍较难利用的低温位热能资源,炼厂低温余热是指炼油生产过程中产生的高于油品储存温度或工艺本身需要温度但未被回收利用的热量[1]。
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• Heat Pump
A s's vapor-compression refrigeration cycle 1) condenser 2) expansion valve 3) Evaporator 4) Compressor
• Heat Pipe
Characteristic o Heat pipes contain no mechanical moving parts and typically require no maintenance, though non-condensable gases that diffuse through the pipe's walls, resulting from breakdown of the working fluid or as impurities extant in the material, may eventually reduce the pipe's effectiveness at transferring heat. o The advantage of heat pipes over many other heat-dissipation mechanisms is their great efficiency in transferring heat. o The wide temperature range over which they are effective, because the boiling point of working fluids depends on the absolute pressure inside the pipe.
• Heat Pump
Characteristic o A heat pump uses a small amount of external power to accomplish the work of transferring energy from the heat source to the heat sink. o The term coefficient of performance (COP) is used to describe the ratio of useful heat movement per work input. o The COP for heat pumps range from 3.2 to 4.5 for air source heat pumps to 4.2 to 5.2 for ground source heat pumps, whereas an electrical resistance heater has a COP of 1.0. That is, one joule of electrical energy will cause a resistance heater to produce only one joule of useful heat, while under ideal conditions, one joule of electrical energy can cause a heat pump to move three or four joules of heat from a cooler place to a warmer place. Note that an air source heat pump is more efficient in hotter climates than cooler ones, so when the weather is much warmer the unit will perform with a higher COP (as it has a smaller temperature gap to bridge). When there is a wide temperature differential between the hot and cold reservoirs, the COP is lower (worse). In extreme cold weather the COP will go down to 1.0.
• Heat Pump
Heat sources o Air-source, Water-source, Ground-source Applications o HVAC
In HVAC applications, a heat pump is typically a vapor-compression refrigeration device that includes a reversing valve and optimized heat exchangers so that the direction of heat flow (thermal energy movement) may be reversed. The reversing valve switches the direction of refrigerant through the cycle and therefore the heat pump may deliver either heating or cooling to a building.
o Waste heat can be forced to heat incoming fluids. o For example, air pre-heater (APH)
• Heat Pipe
Working Principle o A heat pipe is a heat-transfer device that combines the principles of both thermal conductivity and phase transition to effectively transfer heat. o At the hot interface of a heat pipe a liquid in contact with a thermally conductive solid surface turns into a vapor by absorbing heat from that surface. The vapor then travels along the heat pipe to the cold interface and condenses back into a liquid – releasing the latent heat. The liquid then returns to the hot interface through either capillary action, centrifugal force, or gravity, and the cycle repeats.
• Heat Pipe
• Heat Pipe
Heat pipe materials and working fluids
The most commonly used envelope (and wick)/fluid pairs include: o Copper envelope with water working fluid for electronics cooling. This is by far the most common type of heat pipe. o Copper or steel envelope with refrigerant R134a working fluid for energy recovery in HVAC systems. o Aluminum envelope with ammonia working fluid for Spacecraft Thermal Control. o Superalloy envelope with alkali metal (cesium, potassium, sodium) working fluid for high temperature heat pipes, most commonly used for calibrating primary temperature measurement devices.
Low-grade Heat Recovery and Utilization
• Low-grade Heat
o o o o In industrial processes, almost 60% of thermal energy transforms into low temperature (<~300degC) heat. Low temperature heat contains very little capacity to do work, so the heat is qualified as lowgrade heat (or waste heat). Industrial processes, such as oil refining, steel making or glass making are major sources of waste heat. Limitations to the use of waste heat arise primarily from the engineering cost/efficiency challenges in effectively exploiting small temperature differences to generate other forms of energy. A large portion of the waste heat is discharged directly, which leads to energy waste and environmental pollution.