九江分公司低溫?zé)崴袡C(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目介紹

低溫?zé)崴袡C(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目介紹九江分公司王軍2015年9月22日目

錄

一、項(xiàng)目背景

二、2014年項(xiàng)目的進(jìn)展情況

三、2015年項(xiàng)目的開展情況

二、方案論證

三、工程概況

四、項(xiàng)目進(jìn)展

根據(jù)九江分公司800萬噸/年油品質(zhì)量升級改造工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)測算，除裝置、制冷、采暖、伴熱等使用外，還富余約830/778t/h(95℃～70℃)低溫?zé)崴?。新區(qū)低溫?zé)嵯到y(tǒng)與老區(qū)低溫?zé)嵯到y(tǒng)目前也沒有較好的整合方案，余熱發(fā)電是回收這部分低品位余熱的好辦法。一、項(xiàng)目背景熱水流量830/778t/h給水溫度95℃回水溫度70℃循環(huán)水給水溫度33℃(夏季)/25℃（冬季）回水溫度43(夏季)/35℃（冬季）

設(shè)計(jì)參數(shù)二、方案論證

結(jié)合熱源情況，考慮到溫位比較低，項(xiàng)目采有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)，初步篩選了三種有機(jī)工質(zhì)（R245fa，R600a和R134a）進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化及對比分析，其中R245fa和R134a屬于氟利昂類制冷劑，R600a為異丁烷。工藝參數(shù)優(yōu)化及工質(zhì)篩選

R245faR600aR134a發(fā)電量1133kw夏1493kw冬1180kw夏1546kw冬1268kw夏1652kw冬工質(zhì)泵76kw夏81kw冬131kw夏142kw冬232kw夏260kw冬凈發(fā)電量1057kw夏1412kw冬1048kw夏1404kw冬1036kw夏1392kw工質(zhì)流量397t/h230t/h435th

采用R245fa，R600a和R134a分別進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化（見下表）。對比可知，三種工質(zhì)的凈發(fā)電量相差不大。R600a的作功能力最強(qiáng)，這是因?yàn)樵趦舭l(fā)電量相差不多的情況下，采用R600a時(shí)工質(zhì)流量最小。發(fā)電裝置參數(shù)對比分析

ODP，OzoneDepletionPotential，反映工質(zhì)對臭氧層破壞程度；GWP，GlobalWarmingPotential，工質(zhì)的溫室效應(yīng)指數(shù)。由ODP和GWP指數(shù)可知，R600a環(huán)保性能最好，R245fa次之，R134a環(huán)保特性最差。

從安全特性看，R245fa和R134a毒性強(qiáng)一些，R600a屬于可燃工質(zhì)。

R245faR600aR134aODP000GWP820201300大氣壽命（年）7.3

14.6毒性高低高可燃性不可燃可燃不可燃環(huán)保安全特性對比分析

由下表可知，三種工質(zhì)的充注費(fèi)用相差非常大。R600a費(fèi)用最低，R134a是R600a的7倍，R245fa是R600a的近20倍。采用價(jià)格較昂貴的工質(zhì)，后續(xù)維修成本的大幅度增加。從經(jīng)濟(jì)性上來看R600a明顯優(yōu)于其他兩種工質(zhì)。

R245faR600aR134a價(jià)格16萬元/噸2萬元/噸7萬元/噸九江低溫?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目需要充注8m3的有機(jī)工質(zhì)液態(tài)密度1321kg/m3530kg/m31090kg/m3充注量10.53噸4.24噸8.72噸費(fèi)用168.5萬8.5萬61萬經(jīng)濟(jì)性對比分析

透平式膨脹機(jī)和螺桿膨脹機(jī)對比見下表。由下表可知，透平式膨脹機(jī)具有效率高，單機(jī)功率大，維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

透平膨脹機(jī)螺桿膨脹機(jī)效率高，>80%低，60-70%單機(jī)功率百千瓦級到兆瓦級不超過1000kW工業(yè)應(yīng)用情況比較普遍較少維護(hù)成本低高原動(dòng)機(jī)選型分析

九江分公司800萬噸油品升級改造項(xiàng)目富余低溫?zé)豳Y源有二十多兆瓦，采用透平式膨脹機(jī)，只需要一臺(tái)；采用螺桿膨脹機(jī)，至少需要2臺(tái)機(jī)組，增加了并網(wǎng)費(fèi)用及日常管理維護(hù)工作。

通常15MW左右的低溫?zé)?，裝機(jī)功率就可以達(dá)到兆瓦級。石化系統(tǒng)企業(yè)的低溫?zé)豳Y源非常大（百兆瓦級），開發(fā)兆瓦級有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置符合石化系統(tǒng)應(yīng)用需求，是技術(shù)發(fā)展的趨勢。

國外的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置幾乎全部采用透平式膨脹機(jī)，單機(jī)功率范圍在280kW~14MW。

方案論證

針對800萬噸/年油品質(zhì)量升級改造工程富余低溫?zé)崴?，開展了有機(jī)朗肯循環(huán)工藝優(yōu)化，工質(zhì)篩選對比分析，原動(dòng)機(jī)選型分析等工作，確定了以下技術(shù)路線和指標(biāo)：1、采用有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)，工質(zhì)選用R600a（異丁烷），采用透平式有機(jī)工質(zhì)膨脹機(jī)；2、夏季凈發(fā)電功率1048kW，發(fā)電效率4.56%；冬季凈發(fā)電功率1404kW，發(fā)電效率6.10%。方案論證結(jié)論三、

工程概況

余熱發(fā)電站用于處理全廠工藝裝置及系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水，涉及一套基于有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)的低溫?zé)崴l(fā)電裝置，裝機(jī)容量1.6MW。主要包括熱水/異丁烷換熱系統(tǒng)，膨脹機(jī)發(fā)電機(jī)組，循環(huán)水/異丁烷換熱系統(tǒng)，異丁烷循環(huán)泵，異丁烷自動(dòng)加注系統(tǒng)。工程投資1900萬元。

序號設(shè)備名稱數(shù)量規(guī)格及材質(zhì)1透平膨脹機(jī)發(fā)電機(jī)組1套裝機(jī)容量1600kW；包括整體撬裝膨脹機(jī)本體、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、潤滑油站、機(jī)組聯(lián)合底座。2過熱器1臺(tái)管殼式換熱器殼體材質(zhì)：Q345R；換熱管材質(zhì)：304；3蒸發(fā)器4臺(tái)全焊接板換殼體材質(zhì)：Q345R；板片材質(zhì)：316L；主要設(shè)備序號設(shè)備名稱數(shù)量規(guī)格及材質(zhì)4預(yù)熱器2臺(tái)全焊接板換殼體材質(zhì)：Q345R；板片材質(zhì)：316L；5冷凝器4臺(tái)全焊接板換殼體材質(zhì)：Q345R；板片材質(zhì)：316L；6工質(zhì)泵3臺(tái)（兩用一備）離心泵流量：135t/h；揚(yáng)程：150米；軸功率：61kW；防爆電機(jī)。主要設(shè)備項(xiàng)目單位正常工況最大工況備注新鮮水t/h≯0.55生活、沖洗用水電負(fù)荷kW150210380V，50Hz事故供電kW35220V，50Hz儀表空氣Nm3/h2050

低壓氮?dú)釴m3/h01500.7MPa(表)，吹掃氮?dú)?，偶爾高壓氮?dú)釴m3/h0605.1MPa(表)，充注時(shí)用，偶爾公用工程