开山螺杆膨胀发电站
实现能源梯度利用  为节约中国贡献

开山螺杆膨胀发电站——
•全球领先的朗肯循环发电技术
•膨胀主机等熵效率高达85%
•2.57吨/小时，100℃蒸汽，20℃冷却水条件下，净发电量可达135KW
•低品位热能发电的最有效率实现方式

应用领域：
低压废蒸汽热能回收        
工业废热水余热回收          
地热发电                  
锅炉、窑炉尾气热回收      
柴油机尾气及气缸冷却水热回收          
太阳能利用              
其它温度适合的热

图为浙江衢州元立钢厂现场（实拍）

开山蒸汽用ORC螺杆膨胀发电站标准型号（50赫兹）

电站型号

蒸汽温度（℃）

蒸汽消耗量（吨/小时）

额定净发电量（KW)

KE90-95V-1-50

100℃饱和蒸汽

1.3

69

KE185-95V-1-50

100℃饱和蒸汽

2.6

138

KE450-95V-1-50

100℃饱和蒸汽

6.5

350

KE900-95V-1-50

100℃饱和蒸汽

13

700

KE132-110V-1-50

115℃饱和蒸汽

1.8

109

KE280-110V-1-50

115℃饱和蒸汽

3.6

218

KE600-110V-1-50

115℃饱和蒸汽

8.3

508

KE1200-110V-1-50

115℃饱和蒸汽

16.5

1016

KE90-95V-2-50

100℃饱和蒸汽

1.3

62

KE185-95V-2-50

100℃饱和蒸汽

2.6

124

KE450-95V-2-50

100℃饱和蒸汽

6.5

316

KE900-95V-2-50

100℃饱和蒸汽

13

633

KE132-110V-2-50

115℃饱和蒸汽

1.8

100

KE280-110V-2-50

115℃饱和蒸汽

3.6

200

KE600-110V-2-50

115℃饱和蒸汽

8.3

466

KE1200-110V-2-50

115℃饱和蒸汽

16.5

933

1、节能减排的趋势

    2012年08月21日，国务院印发《节能减排“十二五”规划》的通知，《规划》与国务院《“十二五”节能减排综合性工作方案》相衔接，侧重于重点行业和重点领域节能减排措施的细化和目标的量比，对有关领域、行业的节能减排提出了明确的任务和要求，是我国污染减排工作的具体部署和要求，也是实现“十二五”污染减排目标的保证

                                                                                                                                                                                                    ---------选自国务院《节能减排“十二五”规划》

2、余热、废热背景知识

石油、化工、采油行业、冶金、钢铁企业、电力企业、建材水泥、造纸、印染、纺织、糖业、食品、酒业、药厂等领域，在工业过程中伴随有大量的水蒸气，也产生大量的余热，这些废弃、排放掉的热源都可以利用螺杆膨胀机来回收发电。对于大多数热源，利用有机郎肯循环，可以把温度变为压力，从而转化为动力输出。然后使用ORC型膨胀螺杆机进行发电，为公司节约能源，完成节能减排指标。

3、经济收益实例：

    可再生新能源发电站——开山有机郎肯循环螺杆膨胀发电站是专业针对余热、废热利用而精心设计，开发的节能新产品。开山螺杆膨胀发电机在浙江衢州元立金属制品有限公司运行稳定，收益甚好。数据如下：

2     元立钢铁公司费蒸汽情况

元立公司带钢厂原来使用厂内蒸汽通过汽轮机发电，该汽轮机设计发电能力200KW，汽轮机排放尾气直接放空，表压力3000---6000Pa ,气量2T/h 。

该尾气接入螺杆膨胀发电机后，新增发电能力100kw, 而且不影响原有汽轮机的运行，深得用户喜欢。

2      开山KE100螺杆膨胀发电机在衢州元立钢铁公司应用中的经济效益核算

机组平均发电功率100kw，扣除自身耗电7kw,净发电功率为93kw：

年发电量        8000hx93kw=744000kw

每年产值        744000x0.8元/度=595200元

年节约标准煤     744000x0.35=260.4吨

年减少co2排放   744000x0.83=617.5吨

4、完整的质量监控体系确保生产无缺陷

在螺杆压缩机领域专家--汤炎博士的带领下，我公司在美国西雅图组建了研发中心，专业从事空压机、制冷压缩机、空调压缩机、螺杆膨胀机等通用机械的设计、研发、试运行。多领域的使用情况，为我们积累了丰富的设计、制造，使用经验。精良的国际生产设备，确保了主机的加工精度，提高使用的可靠性，使达到最佳的功效。

                                                   
                                                                                     与美国GE公司合作开发

5、使用要求条件

膨胀螺杆机需要利用循环系统才能起作用，不能单独使用。机组结构完善，运行故障低，

所需条件低，更适合低品味热源回收。

2       温度高于85℃的热水

2       温度高于85℃的其他液体，如油、化工原料等

2       低压水蒸汽

2       烟气

2       高压水蒸汽

（1）ORC型膨胀机

        热源为清洁热水，实现朗肯循环的最低条件：

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，80℃蒸发，在此工况下，不同膨胀机性能如下：

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。

        热源为低压水蒸汽，实现朗肯循环的最低条件：

SKYe192 膨胀机净发电量  118kW，水蒸汽量2.5t/h

    SKYe297 膨胀机净发电量  302 kW，水蒸汽量6.4t/h

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。

        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、流量所带来的热负荷不同，最好分别设计。

以600℃烟气为例，10000m³/h 的烟气可以净发电74kW ；

    SKYe192 膨胀机净发电量  190 kW， 烟气量27400m³/h ；

SKYe297 膨胀机净发电量  480kW， 烟气量68100 m³/h 。

6、膨胀机的原理：

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

工作腔到达气位置时，开始排气，完成工作腔的膨胀过程。

2      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 

ORC型膨胀机（ORC  Screw  Expander）

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 。

7、等熵率对比 ：

经过试验测试、运转数据分析，开山有机郎肯循环螺杆膨胀发电站等熵效率高于85%，这是目前世界上各类ORC膨胀机中能达到的最高等熵效率。如此高的效率，可以用同样的热负荷发出最多的电，为用户创造最多的效益。

 以450kw净发电量做对比，在发电机的效率相同的条件下，开山有机郎肯循环螺杆膨胀发电机的等熵效率85%以上，净发电450kw；一台等熵效率50%的膨胀机只能发电208kw,投资回收期会延长117%以上。

8、蒸汽型膨胀机(Steam  Screw  Expander)的比较：

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