九江分公司低温热水有机朗肯循环发电项目介绍

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1、低温热水有机朗肯循环发电项目介绍九江分公司 王 军2015 年 9 月22日 一、项目背景 二、2014年项目的进展情况 三、2015年项目的开展情况 二、方案论证 三、工程概况 四、项目进展 根据九江分公司800万吨/年油品质量升级改造工程的基础设计测算，除装置、制冷、采暖、伴热等使用外，还富余约830/778 t/h (9570)低温热水。新区低温热系统与老区低温热系统目前也没有较好的整合方案，余热发电是回收这部分低品位余热的好办法。一、项目背景热水热水流量流量830/778t/h830/778t/h给水温度给水温度95回水温度回水温度70循环水循环水给水温度给水温度33(夏季夏季)/25

2、（冬季）（冬季）回水温度回水温度43(夏季夏季)/35（冬季）（冬季） 设计参数 结合热源情况，考虑到温位比较低，项目采有机朗肯循环发电技术，初步筛选了三种有机工质（R245fa，R600a和R134a）进行工艺参数优化及对比分析，其中R245fa和R134a属于氟利昂类制冷剂，R600a为异丁烷。工艺参数优化及工质筛选 R245faR600aR134a发电量发电量 1133 kw夏夏1493kw冬冬1180kw夏夏1546kw冬冬1268kw夏夏1652kw冬冬工质泵工质泵76kw夏夏81kw冬冬131kw夏夏142kw冬冬232kw夏夏260kw冬冬净发电量净发电量1057kw夏夏1412

3、kw冬冬1048kw夏夏1404kw冬冬1036kw夏夏1392kw工质流量工质流量397 t/h230 t/h435 th 采用采用R245faR245fa，R600aR600a和和R134aR134a分别进行工艺参数优化分别进行工艺参数优化（见下表见下表）。对。对比可知，三种工质的净发电量相差不大。比可知，三种工质的净发电量相差不大。R600aR600a的作功能力最强，这是因的作功能力最强，这是因为在净发电量相差不多的情况下，采用为在净发电量相差不多的情况下，采用R600aR600a时工质流量最小。时工质流量最小。发电装置发电装置参数对比分析 ODPODP，Ozone Depletion

4、PotentialOzone Depletion Potential，反映工质对臭氧层破坏程度；，反映工质对臭氧层破坏程度；GWPGWP，Global Warming PotentialGlobal Warming Potential，工质的温室效应指数。由，工质的温室效应指数。由ODPODP和和GWPGWP指数可知，指数可知，R600aR600a环保性能最好，环保性能最好，R245faR245fa次之，次之，R134aR134a环保特性最差。环保特性最差。 从安全特性看，从安全特性看，R245faR245fa和和R134aR134a毒性强一些，毒性强一些，R600aR600a属于可燃工质属于

5、可燃工质。 R245faR600aR134aODP 00 0GWP820201300大气寿命（年）大气寿命（年）7.3 14.6毒性毒性高高低低高高可燃性可燃性不可燃不可燃可燃可燃不可燃不可燃环保安全特性对比分析环保安全特性对比分析 由下表可知，三种工质的充注费用相差非常大。由下表可知，三种工质的充注费用相差非常大。R600aR600a费用最低，费用最低，R134aR134a是是R600aR600a的的7 7倍，倍，R245faR245fa是是R600aR600a的近的近2020倍。采用价格较昂贵的工质，后续维倍。采用价格较昂贵的工质，后续维修成本的大幅度增加。修成本的大幅度增加。从经济性上来

6、看从经济性上来看R600aR600a明显优于明显优于其他两种工质其他两种工质。 R245faR600aR134a价格价格16万元万元/吨吨2万元万元/吨吨7万元万元/吨吨九江低温热发电项目需要充注九江低温热发电项目需要充注8m的有机工质的有机工质液态密度液态密度1321kg/m3530kg/m31090kg/m3充注量充注量10.53吨吨4.24吨吨8.72吨吨费用费用168.5万万8.5万万61万万经济性经济性对比分析对比分析 透平式膨胀机和螺杆膨胀机对比见下表。由下表可知，透平式膨胀机具有透平式膨胀机和螺杆膨胀机对比见下表。由下表可知，透平式膨胀机具有效率高，单机功率大，维护成本低等优点。

7、效率高，单机功率大，维护成本低等优点。 透平膨胀机透平膨胀机螺杆膨胀机螺杆膨胀机效率效率高，高，80%低，低，60-70%单机功率单机功率百千瓦级到兆瓦级百千瓦级到兆瓦级不不超过超过1000kW工业应用情况工业应用情况比较普遍比较普遍较少较少维护成本维护成本低低高高原动机选型原动机选型分析分析 九江分公司九江分公司800800万吨油品升级改造项目富余低温热资源有二十多兆瓦，万吨油品升级改造项目富余低温热资源有二十多兆瓦，采用透平式膨胀机，只需要一台；采用螺杆膨胀机，至少需要采用透平式膨胀机，只需要一台；采用螺杆膨胀机，至少需要2 2台机组，增台机组，增加了并网费用及日常管理维护工作。加了并网费

8、用及日常管理维护工作。 通常通常15MW15MW左右的低温热，装机功率就可以达到兆瓦级。石化系统企业的左右的低温热，装机功率就可以达到兆瓦级。石化系统企业的低温热资源非常大（百兆瓦级），开发兆瓦级有机朗肯循环发电装置符合石低温热资源非常大（百兆瓦级），开发兆瓦级有机朗肯循环发电装置符合石化系统应用需求，是技术发展的趋势。化系统应用需求，是技术发展的趋势。 国外的有机朗肯循环发电装置几乎全部采用透平式膨胀机，单机功率范国外的有机朗肯循环发电装置几乎全部采用透平式膨胀机，单机功率范围在围在280kW280kW14MW14MW。 方案论证方案论证 针对针对800800万吨万吨/ /年油品质量升级改造

9、工程富余低温热水，开展了有机朗肯年油品质量升级改造工程富余低温热水，开展了有机朗肯循环工艺优化，工质筛选对比分析，原动机选型分析等工作，确定了以下技循环工艺优化，工质筛选对比分析，原动机选型分析等工作，确定了以下技术路线和指标：术路线和指标： 1 1、采用有机朗肯循环发电技术，工质选用、采用有机朗肯循环发电技术，工质选用R600aR600a（异丁烷），采用透平（异丁烷），采用透平式有机工质膨胀机；式有机工质膨胀机； 2 2、夏季净发电功率、夏季净发电功率1048kW1048kW，发电效率，发电效率4.56%4.56%；冬季净发电功率；冬季净发电功率1404kW1404kW，发电效率发电效率6.

10、10%6.10%。方案论证结论方案论证结论 余热发电站用于处理全厂工艺装置及系统产生的热水，涉余热发电站用于处理全厂工艺装置及系统产生的热水，涉及一套基于有机朗肯循环技术的低温热水发电装置，装机容量及一套基于有机朗肯循环技术的低温热水发电装置，装机容量1.6MW1.6MW。主要包括热水。主要包括热水/ /异丁烷换热系统，膨胀机发电机组，循异丁烷换热系统，膨胀机发电机组，循环水环水/ /异丁烷换热系统，异丁烷循环泵，异丁烷自动加注系统异丁烷换热系统，异丁烷循环泵，异丁烷自动加注系统。工程投资工程投资19001900万元万元。 序号序号设备名称设备名称数量数量规格及材质规格及材质1透平膨胀机发透平

11、膨胀机发电机组电机组1套套装机容量装机容量1600kW；包括整体撬装膨胀机本体、发包括整体撬装膨胀机本体、发电机、齿轮箱电机、齿轮箱、润滑油、润滑油站站、机、机组组联合联合底座。底座。2过热器过热器1台台管壳式换热器管壳式换热器壳体材质：壳体材质：Q345R；换热管材质：换热管材质：304；3蒸发器蒸发器4台台全焊接板换全焊接板换壳体材质：壳体材质：Q345R；板片材质：板片材质：316L；序号设备名称数量规格及材质4预热器预热器2台台全焊接板换全焊接板换壳体材质：壳体材质：Q345R；板片材质：板片材质：316L；5冷凝器冷凝器4台台全焊接板换全焊接板换壳体材质：壳体材质：Q345R；板片材

12、质：板片材质：316L；6工质泵工质泵3台（两用一备）台（两用一备）离心泵离心泵流量：流量：135t/h；扬程：扬程：150米；米；轴功率：轴功率：61kW；防爆电机。防爆电机。项目项目单位单位正常工况正常工况最大工况最大工况备注备注新鲜水新鲜水t/h0.55生活、冲洗用水电负荷电负荷kW150210380V，50Hz事故供电事故供电kW35220V，50Hz仪表空气仪表空气Nm3/h2050低压氮气低压氮气Nm3/h01500.7MPa(表)，吹扫氮气，偶尔高压氮气高压氮气Nm3/h0605.1 MPa(表)，充注时用，偶尔公用公用工程工程 目前工程设计基本完成，主要设备制造完成，土建开始施工，预计10月底建成。四、项目进展情况四、项目进展情况图图1 1 余热发电站用换热设备余热发电站用换热设备四、项目进展情况四、项目进展情况图图2 2 余热发电站用透平膨胀机余热发电站用透平膨胀机图图3 3 余热发电站用发电机余热发电站用发电机图图4 4 余热发电站用齿轮箱余热发电站用齿轮箱