螺杆膨胀机组余热余能利用技术

wanghu92002

1、 技术原理

螺杆膨胀机组发电系统主要是通过螺杆膨胀机回收余热蒸汽、热水、热液及烟气余热拖动发电机发电的余热余能利用技术。按照低热值热源是否直接驱动螺杆膨胀机做功，可以将螺杆膨胀机组发电系统分为常规循环系统与有机朗肯循环系统。

(1)常规循环系统

常规循环系统又称单循环系统，是将含热流体直接引入螺杆膨胀机机组，由其推动主机膨胀作功，该类型系统较为简单，适用于高温高压流体的能量回收。受膨胀能力限制，直接驱动螺杆膨胀动力机的热源应用范围为低于300℃的0.15~3.0MPa的蒸汽或压力0.8MPa以上、高于170℃的热水等。

(2) 有机朗肯循环系统

有机朗肯循环系统又称双循环系统，是将工质与含热流体进行热交换之后，将气态的工质引入螺杆膨胀机主机，推动主机膨胀做功。对小于的0.1MPa的蒸汽或压力0.8MPa以下、高于85℃的热水可以采用二次循环有机工质螺杆膨胀机系统进行余热回收。而对200℃以上的烟气可采用配余热锅炉的螺杆膨胀机组进行余热回收。

在工程应用中，有机朗肯循环螺杆膨胀发电站系统通过工质泵将低压液态有机工质增压，利用蒸发器吸收工质热量转变为高温高压蒸气，高温高压蒸气再推动螺杆膨胀机做功，产生能量输出，膨胀机出口的低压蒸气进入冷凝器，向低温热源放热并冷凝为液态，如此往复循环。

2、技术特点

螺杆膨胀机作为螺杆膨胀机组发电系统的主要设备，主要零部件较少，运行维护费用很低，运行时无需盘车、暖机，且不会飞车，可以直接冲转启动，操作简单，可实现无人职守，很适合工矿企业使用。不仅如此，螺杆膨胀机还适用于高盐份的强碱流体，机体本身能除垢自洁，因而对余热流体品质要求不高，进一步扩大了应用范围。

相比于汽轮机只能适用于蒸汽流量和参数相对稳定的过热蒸汽、干净蒸汽等热源，螺杆膨胀机组发电系统适用于过热蒸汽、饱和蒸汽、汽液两相混合物、烟气、含污热水、热液体等不同种类的工业余热，当余热热源参数(压力、流量等)变化明显时，机组效率仍能保持相对稳定。实际应用中，螺杆膨胀机组发电系统一般用于300℃以下的热源，余热规模较小的场合。当热源温度在200℃左右时，其热功转化效率(系统对外输出机械能与低温热源所含热能的比例)可达15%左右，如果品质更低一点，热功转化效率可达8%~13%.

目前，螺杆膨胀机发电系统凭借不挑食、不复杂、占地少、施工量小、性价比高等技术优势，获得了一定的市场空间，大量应用于石油、化工、冶金、钢铁、水泥、造纸、印染等领域。虽然利用螺杆膨胀机组回收余热发电拥有广阔的市场空间，但实际发展情况并不乐观。究其原因主要是受膨胀能力限制，单机功率一般不高，用户无法综合衡量节能效果。此外，行业准入技术门槛不高，行业企业竞争激烈，没有统一发展规划和标准等因素也对其发展造成了一定影响。

为实现国家节能减排的长远规划，螺杆膨胀机余热余能利用技术通过找准市场定位，建立规范的行业秩序，制定统一的标准等措施，能够成为继微型燃气发电系统、往复式内燃机发电系统之后的又一种重要的余热余能利用方式。