ORC机组在工业行业的应用
摘要：工业余热资源普遍存在，特别在石油化工、钢铁焦化、合成氨、聚酯化纤、橡胶和多晶硅等行业的生产过程中，都存在丰富的余热资源，所以充分利用余热资源是企业节能的主要内容之一。 余热资源按其温度划分可分为三类：高温余热、中温余热、低温余热。在工业领域中消耗着大量的能量，最终都以低温热水的形式排放掉。为了提高能耗的利用效率，应采取措施进行余热资源回收利用。余热回收方式各种各样，但总体分为热回收（直接利用热能）和动力回收（转变为动力或电力再用）两大类。
关键词：低温余热；节能；炼油
1.ORC机组的工作原理
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，其工作原理如图1所示。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 预制箱梁
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。
pvc瑜伽垫
工业生产过程中所排放的余热被热交换器吸收，应用到热油循环并用热油泵输送到余热蒸发器装置。蒸发器装置中的低沸点有机工作液体被汽化，并从主蒸汽管道流进膨胀机，利用膨胀发电机组工作介质的热能被转变成电能。发电后的工作介质仍是气态流进冷凝器装置液化并由冷凝水泵抽到二次循环。由于冷凝水温度较低，残余热量不能用于供暖，因此被冷却塔收回。ORC余热发电系统产生的电力可以用于工业现场内部消耗也可送入电网。2.应用范围
ORC机组可采用0.1MPa以上饱和水蒸汽、泛汽发电；或75℃以上流体（如热水、化工行业的热物液等）发电；以及200℃以上烟气和各种工业气体余热发电。
2.1石油开采行业
原油中含有约85%的污水需降温后回灌，而在生产和生活中需要的中温热水主要依靠直接燃烧油气获得，能耗大，能效低。国内原油产量已超过2亿吨，如果陆上生产的原油按1.5亿吨计算，采油过程中将产生8.5亿吨温度约为50℃的采油污水。
谷氨酸发酵2.2石油炼制行业
蒸汽是大型炼油、石化企业各生产环节的主要能源之一，系统庞大且复杂。发展和优化蒸汽热力系统，对降低炼油、石化企业的加工成本，提高能源利用效率，增加企业经济效益，提升企业竞争力均为重要作用。
其中炼油板块蒸汽系统损失主要由蒸汽计量损失、主干管线散热损失、排凝放空损失3部分组成。
面包炉
降低乃至杜绝放空，我们的机组也可起到一定作用，主要是可回收余热进行发电，减少用户工厂内部自用电，可以创造极大的经济效益。
2.3炼油行业
炼油工艺中的废热来源：重油催化裂化、催化重整、蒸馏、气分、脱硫、MTBE等装置所产生的120℃左右蒸汽冷凝水；工艺循环系统中的导热油，温度一般在100℃以上，均存在利用价值，可直接作为驱动ORC螺杆膨胀发电机组的热源使用。可利用ORC螺杆膨胀发电机组将热水从120℃降至80℃，返回装置循环用。
由于120℃左右高温蒸汽冷凝水不能直接进入锅炉水处理回用系统，成为废热，必须通过冷却系统进行降温后循环使用。应用ORC螺杆膨胀发电机组回收炼油部分装置产生的蒸汽冷凝液的低品位余热，降低催化重整装置系统冷媒温度，增加冷却系统端差，提高气液分离效果，同时产生高品位的电能，不仅能够大大降低生产成本，提高经济效益，还可以减轻对环境的污染，为企业的节能减排指标的完成创造价值，实现经济效益和社会效益双丰收。
2.4乙烯、丙烯行业余热利用
售检票系统在生产过程中，热水从90～100℃降至70～80℃，返回锅炉循环用。在生产过程厂区回收大量的废热，其中包括0.1～0.3 MPa低压蒸汽及100℃左右热水存在利用价值，可直接作为驱动ORC螺杆膨胀发电机组的热源使用，减少用户工厂内部自用电。
2.5联合芳烃行业余热利用
1）聚酯切片(PET) ，化纤的主要原料。纤维级聚酯切片用于制造涤纶短纤维和涤纶长丝，是供给涤纶纤维企业加工纤维及相关产品的原料，涤纶作为化纤中产量最大的品种，占据着化纤行业近80%的市场份额，因此聚酯系列的市场变化和发展趋势是化纤行业关注的重点。食用油抗氧化剂
2）乙二醇分离塔可产生的低压饱和蒸汽，以前同类工艺中聚酯塔排出的低压废蒸汽的热能都不曾被利用，而是通过增加附加设备和消耗运行费用来降温处理然后回收。现采用ORC螺杆膨胀发电机组回收聚酯塔排出的低压废蒸汽的热能，产生高品位的电能，减少用户工厂内部自用电，能够大大降低用户生产成本，提高经济效益。此方案的节能性或产生的经济效益非常可观。
3）己内酰胺装置，在己内酰胺合成工艺上有79℃、110℃的热水，其中79℃热水来源于己内酰胺分馏冷却，需要降温到不低于69℃（工艺要求不低于68℃），用于己内酰胺分馏工艺冷却；110℃热水来自于3公斤蒸汽保温酰胺油物料保温工艺流程中产生的蒸汽凝水，可直接作为驱动ORC螺杆膨胀发电机组的热源使用。
4）顺丁橡胶凝聚釜顶部98℃左右的汽提气。以前同类工艺中凝聚釜顶部98℃左右的汽提气经空冷器、循环水冷却器冷凝冷却至35℃，进入油水分层罐分离，回收溶剂油。汽提气的热量一部分通过空冷器排入环境大气中，另一部分通过循环冷却水带走，造成巨大的浪费，同时对环境造成热污染。现采用ORC螺杆膨胀发电机组回收汽提气的热能，产生高品位的电能，减少用户工厂内部自用电，能够大大降低用户生产成本，提高经济效益。
2.6 化肥行业行业余热利用
1 氨合成塔软水加热器热水：软水参数：105℃左右
2 尿素生产过程中一吸冷却器产生的热脱盐水：93℃左右
3 尿素生产过程中产生的冷凝液：135℃-140℃，0.3MPA左右
4 MDEA吸收液：70℃－91℃
5 变换气余热：
CO＋H2O=CO2＋H2+Q
变换过程中会产生热量，通过软水加热器将热量带出。
余热利用：
合成氨、尿素合成过程中产生的反应热，根据生产工艺的要求需大量循环水将热量带走以保证工艺高效、连续地进行，此循环水出口温度温度范围一般在90～110℃之间，可利用ORC螺杆膨胀发电机组将废热水温度由90℃～110℃降低至75℃～85℃。
另外，在合成氨、尿素合成工艺系统中，许多工艺环节需要高品味的蒸汽进行加热，因此这部分蒸汽凝水（也称为尿素凝结水）的余热也可以为ORC螺杆膨胀发电机组所利用。
2.7氯碱行业
在生产过程中盐酸工序、固碱工序、氯乙烯工序、干燥工序中产生了大量的废热，目前利用价值最高的废热在盐酸合成炉工序，合成炉采用钢制水夹套炉，废热水（钢套冷却水）出口温度一般在90～100℃左右。随着技术的进步，盐酸合成炉技术的发展，其产生的废热不仅有热水，还可产生蒸汽（0.25MPa、0.8MPa）。
碱液蒸发浓缩产生的蒸汽凝水、氯乙烯转换器循环冷却水等都存在利用价值。
可利用ORC螺杆膨胀发电机组将热水从90℃～100℃降至80℃，返回合成炉循环用。 通常此类项目产生的热水主要用于冬季暖气采暖，应用ORC螺杆膨胀发电机组可较好地利用生产过程中产生的余热，既可省去高温热水降温所必需设置的大型冷却装置，还可减少用户工厂内部自用电，具有很好的经济效益和环保效益。
2.8轮胎橡胶行业
轮胎的加热工艺完成后，高压过热水排出硫化机后会发生瞬间闪发现象，泄漏的废蒸汽一直没有得到重视和利用。经回收后的蒸汽具有0.05MPa～0.1MPa的压力，可直接作为驱动ORC螺杆膨胀发电机组的热源使用。
2.9多晶硅行业
晶体硅材料（包括多晶硅和单晶硅）是最主要的光伏材料，其市场占有率在90％以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。其中多晶硅是拉制单晶硅的原料。多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。
还原炉和氢化炉是多晶硅的主要生产工艺，会产生大量的余热，还原炉、氢化炉采用钢制水夹套炉。还原炉产生的热水（钢套冷却水）出口温度一般在150～170℃左右，主要用于闪发成蒸汽供精馏塔釜加热用。氢化炉产生的废热水（钢套冷却水）出口温度一般在110～130℃左右，存在利用价值。
在多晶硅生产过程中，还原炉中的底盘水需要将温度从80℃降低到70℃，通常通过板换+冷却水进行降温。
结论：
目前我国能源形式严峻的根本原因在于用能效率低下，我国工业用能中近60%-65%的能源转化为余热资源，所以利用和回收这部分资源，对于解决我国的能源问题，减少能源生产
过程中产生的环境污染具有这主要意义，这就意味这ORC机组的应用会越来越广泛。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议