低温余热利用技术

低温余热发电的利用技术

作者：郑杰

来源：《科学与技术》 2019年第1期

摘要：余热资源来源丰富，按温度等级被分为（＞400度）高温余热、（250-～400度）中温余热、（＜250度）低温余热。其中，高温、中温余热的热源品质较高，可选择余热利用方法较多，可选择各种型式的换热设备、拖动设备、发电设备。低温余热的利用方法选择相对较少，低温余热只能产生热水或者低参数的蒸汽，应用领域相对较少。所以，有时只能希望用来发电，接下来举例详细分析利用低温余热资源发电的方法。

关键词：低温余热；螺杆膨胀机；ORC发电

1.低温余热发电利用的技术路线

1.1 低温余热利用简介

低温余热是指热源温低于250度，而常规汽轮机发电需要的蒸汽参数最低为1.27Mpa，温度为340度，即使补汽凝汽式机组的补汽，参数也在0.25MPa，温 度200度。余热用于发电的应用需要将热源换热成热水或者蒸汽，考虑换热器的换热效率、换热面积等因素，换热器最低要保证20度左右的端差，而温度140度蒸汽对应的饱和压力0.36Mpa（ａ），已不适用于常规汽轮发电机组。因此，当余热热源温度在低于160度的热源就很难利用。

1.2 低温余热发电利用方式

烧结厂全厂的热平衡，已没有能与之匹配简洁有效的直接利用方式，只能用来发电。如果用来发电，可采用两种方式：1）将烟气换热成压力0.36MPa（ａ）、温度140度或者更低参数的饱和蒸汽，选用低品位热能汽轮机或者螺杆膨胀机进行发电；2）将烟气换热成热水，通过热水－制冷剂换热连接ORC发电系统直接发电。

2 低品位热能汽轮机或者螺杆膨胀机发电

2.1 螺杆膨胀机工作原理：1）进气过程：介质经进气口进入转子的齿间容积后，将推动转子旋转，并使齿间容积不断扩大。2）膨胀过程：随着齿间容积继续增大，介质体积膨胀温度降低，同时输出动力到转子的伸出轴处。3）排气过程：当齿间容积排气口相通时，便开始排气过程，直至齿间容积减少为零，完成一个工作循环为止。螺杆膨胀机间隙密封，从而具有透平膨胀机不具有的特点，即对进气为含有液滴的湿蒸汽有良好的适应性，当进气为湿蒸汽时，液滴有助于密封。螺杆膨胀动力机优点：1）螺杆膨胀机可作为全流膨胀机使用，即工作介质的进气口状态不仅可为干蒸汽，也可为二相流体或全液体。2）适用于过热蒸汽、湿饱和蒸汽、热水等各种介质。3）不飞车、无盘车、免暖机、机组启停和运行平稳简便。4）在热源参数大幅波动工况下，能够高效、安全运行。5）轴封效

低温余热高效利用的吸收式热泵技术与应用

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低温余热高效利用的吸收式热泵技术与应用

ORC低温余热发电技术

ORC（Organic Rankine Cycle）低温余热发电技术是一种基于有机工质的热力循环系统。其基本原理是通过将废热能源加热有机工质，使其蒸发成为高温高压的蒸汽，然后利用蒸汽驱动涡轮发电机产生电能。在发电过程中，蒸汽通过冷凝器冷却成为液态，再经过泵送回加热器进行循环利用。

首先，ORC低温余热发电技术具有适应性强的特点。它能够利用温度范围在80℃至300℃之间的低温余热能源，如钢铁、化工、电力等行业产生的废热。与传统的蒸汽发电相比，ORC技术的适用范围更广泛。

其次，ORC低温余热发电技术具有环境友好的特点。在发电过程中，工质采用的是有机物质，具有低的排放和环境污染风险。同时，ORC技术的发电效率较高，能够充分利用废热能源，减少能源浪费和环境污染。

再次，ORC低温余热发电技术具有经济性优势。废热是一种能源资源，通过利用废热发电可以降低企业的能源成本，提高能源利用率。同时，ORC技术相对成熟，投资成本相对较低，回报周期相对较短，极大地增加了其在实际应用中的经济性。

最后，ORC低温余热发电技术的应用前景广阔。随着能源需求的增长和环境保护的要求，利用低温余热进行发电已经成为一种重要的能源储备和环境保护手段。而ORC技术在利用低温余热方面具有独特的优势，被广泛应用于电力、制造业、化工等领域。

总的来说，ORC低温余热发电技术能够通过利用废热能源进行发电，具有适应性强、环境友好、经济性优势和应用前景广阔的特点。在今后的发展中，随着技术进步和应用范围的拓宽，ORC低温余热发电技术有望在能源行业产生更大的社会经济效益。

低温热能的利用与开发

1. 引言

低温热能是指能源系统中温度较低的热源。与高温热能相比，低温热能的热量含量较低，但在许多领域仍具有重要的应用价值。低温热能的有效开发和利用对于提高能源利用效率、推动可持续能源发展具有重要意义。本文将探讨低温热能的利用与开发的相关内容。

2. 低温热能的来源

低温热能的来源种类多样，主要包括以下几个方面：

2.1. 工业余热

工业生产过程中产生的余热是一种重要的低温热能来源。工业生产中，很多热量通过冷却水或废气的形式被排放出去，这些废热可以通过热交换技术回收和利用。

2.2. 地热能

地热能是指地壳内部的热能，如热水、热蒸汽等。地热能广泛存在于地下，尤其在地热资源富集的地区，可以通过地热开采系统进行利用。

2.3. 太阳能热能

太阳能热能是指来自太阳辐射的能量。太阳能是一种无限可再生的能源，通过太阳能热水器、太阳能空调等设备可以将太阳能转化为低温热能进行利用。

2.4. 生物质能

生物质能是指植物和动物的有机物质所蕴含的化学能。通过生物质能的转化，可以获得燃烧热、生物质气化热等低温热能。

3. 低温热能的利用与开发技术

3.1. 热泵技术

热泵技术是一种通过制冷剂的循环流动实现能量转移的技术。常见的热泵技术包括空气源热泵、地源热泵、水源热泵等，通过吸热、压缩、放热、膨胀等循环过程，将低温热能转化为高温热能，实现供暖、制冷等功能。 3.2. 热管技术

热管技术利用液体的汽化和凝结过程，在高热源和低热源之间传导热量。热管技术能够实现多种形式的低温热能转化，例如适用于光伏发电系统的热管冷却技术、适用于太阳能热能的热管蓄能技术等。

3.3. 有机朗肯循环技术

有机朗肯循环技术利用有机工质的汽化和凝结过程进行热能转化。有机朗肯循环技术适用于低温热能利用，可以实现废热回收、地热发电等应用。

3.4. 热能蓄存技术

热能蓄存技术是指将低温热能储存起来，以便在需要时进行利用。常见的热能蓄存技术包括熔盐储热技术、地下储热技术等，通过储能设备将低温热能保存起来，以满足季节性或间歇性需求。