螺杆动力膨胀机.doc

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1、螺杆式膨胀机ScrewExpander用途螺杆膨胀机属于实现热功转换的热能机械，利用低品位热源，实现功率输出。传统的热功转化，是利用高压、高温过热蒸汽推动汽轮机转动，再带动同步发电机，从而实现热到功。电力，属于最高级别的能源，使用传输方便，是现今最主要的工农业生产动力来源。汽轮机等发电机组，消耗的是高品位能源或原料，无法使用低品位的能源，同时产生很多废热。螺杆膨胀动力机正是利用低品位的热源，实现热功转换。这样做的好处是，热源可以是余热、废热，变废为宝，降低了能耗，增加了产出。1使用要求条件²温度高于85℃的热水²温度高于85℃的

2、其他液体，如油，化工原料²低压水蒸汽²烟气²高压水蒸汽2收益Ø一般以发电为目标，用户可以得到电力Ø特殊使用3产品种类不论螺杆膨胀机直接使用的是哪种工质，膨胀机本身的结构和原理都是一样的。精密加工的一对螺杆转子，安装在机壳内，在啮合运转过程中，工作腔容积有变化，这样就可以实现膨胀或者压缩。高压介质从高压孔口进入工作腔后，气体要膨胀，这样就推动转子向前运转，当工作腔到达排气位置时，开始排气，完成工作腔的膨胀过程。螺杆膨胀机的转子分别称为阳转子、阴转子，阳转子输出动力。螺杆膨胀机转子（1）ORC型膨胀机（ORCScrewExpande

3、r）使用有机介质，在一个封闭循环内部实现朗肯循环，从高温热源吸热，向低温热源放热，输出轴功率。膨胀机需要利用循环系统才能起作用，不能单独使用。机组结构复杂。所需条件低，更适合低品味热源回收。ORC热力循环原理图ORC螺杆膨胀机运转原理：预热器、蒸发器接受热源的热量，将工质加热成高温高压的蒸汽（非水蒸汽），然后进入膨胀机推动转子做工，同时降温降压。蒸汽从膨胀机排出后，进入油分离器，分离润滑油，气体进入冷凝器冷凝成液体，液体被液体泵升压，进入预热器、蒸发器，完成一轮循环。同时还存在的一路循环是润滑油在油分离气实现分离后，借助油泵输送

4、至各润滑点，确保轴承等零件的润滑与降温。ORC循环组成部件ORC循环中，工质的作用是将热源的热值提取出来，将温度转化为压力、动力，从而实现低温热源的动力输出。因为无压力、低压力的热源，无法利用其它办法实现热工转换，ORC螺杆膨胀机是唯一选择。工质的选择很重要，对于发电效率的高低、机器设备的规格、造价，它都能有影响。最好的工质是R245fa。（1）蒸汽型膨胀机(SteamScrewExpander)利用高温高压蒸汽直接进入膨胀机膨胀，输出轴功率。可不用循环系统，机组简单。所需条件较高。蒸汽直接膨胀原理图水蒸汽直接膨胀，膨胀机需要在

5、结构上做些特殊设计。水蒸汽与轴承腔之间要实现隔离，不能让水蒸汽进入轴承腔，也不能让润滑油进入转子腔。转子腔内不喷油，所以需要为一对转子设置同步齿轮。润滑油是必需的，需要设置润滑油泵、油冷却器、减速机等。4性能及规格（1）ORC型膨胀机l热源为清洁热水，实现朗肯循环的最低条件：热水湿球温度蒸发温度冷凝温度84℃15℃73.4℃25℃90℃20℃80℃30℃97℃25℃86.4℃35℃103℃30℃93℃40℃110℃35℃99.7℃45℃在其余条件不变的条件下，提高热源温度、降低冷却水温度，有利于提高发电量。定义名义工况30℃冷凝

6、，80℃蒸发，在此工况下，不同膨胀机性能如下：膨胀机型号净发电，kW热水温度，℃热水流量，t/hSKYe297,1500rpm2509046028095231290100153300105115SKYe192,3000rpm1039018611595931201006212310546SKYe192,1500rpm51909457954760100326110523鉴于热源冷源条件的千差万别，需要针对用户的实际条件做差异化设计，上表仅供参考。l热源为低压水蒸汽，实现朗肯循环的最低条件：定义名义工况30℃冷凝，95℃蒸发SKYe1

7、92膨胀机净发电量118kW，水蒸汽量2.5t/hSKYe297膨胀机净发电量302kW，水蒸汽量6.4t/h蒸汽进气温度℃100蒸发温度℃95冷凝温度℃352510352510蒸汽量t/h2.432.572.796.176.547.08膨胀机轴功率kW143181211363460536净发电功率kW102136161259346410发电站型号KE185KE450l热源为烟气，实现朗肯循环的最低条件：烟气多有燃烧化石燃料生成，成分中一定有硫、氢，所以使用中必须避免腐蚀。所有烟气的最后使用温度必须高于160℃。不同烟气温度、流

8、量所带来的热负荷不同，最好分别设计。定义名义工况30℃冷凝，110℃蒸发，水蒸汽作为中间换热载体以600℃烟气为例，10000m3/h的烟气可以净发电74kWSKYe192膨胀机净发电量190kW，烟气量27400m3/hSKYe297膨胀机净发电量480kW，