一、什么是廢熱（低溫余熱）人類在活動(dòng)中因謀種需要而生產(chǎn)制造的熱能在利用結(jié)束后所排放的不再利用的熱能就叫廢熱或著叫余熱。現(xiàn)代人類活動(dòng)產(chǎn)生著大量的廢熱（余熱），特別是工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)是制造大量廢熱的主要原因，正是這些大量廢熱（余熱）的排放，正在惡化著我們?nèi)祟惖纳姝h(huán)境。怎樣減少和利用好這些廢熱（余熱）是當(dāng)前我們?nèi)祟惷鎸Φ纳姝h(huán)境重要問題之一工業(yè)廢熱排放大的行業(yè)如，水泥、鋼鐵、熱電、陶瓷、有色金屬等，這些行業(yè)不但是廢熱排放大戶，而且也是室溫氣體排放的主要行業(yè)，同時(shí)也是碳足跡最大的行業(yè) 二、廢熱資源利用現(xiàn)狀 目前我國能源形勢嚴(yán)峻的根本原因在于用能效率低下。我國每噸標(biāo)準(zhǔn)煤的產(chǎn)出效率僅相當(dāng)于日本的10.3％、美國的28.6％。我國工業(yè)用能中近60～65%的能源轉(zhuǎn)化為余熱資源。目前余熱利用最多的國家是美國，它的利用率達(dá)60%，歐洲的利用率是50%，我們國家只有30%。就廢熱（余熱）利用現(xiàn)狀來看，我國還有很大的利用空間。 三、余熱利用最有意義的是發(fā)電隨著世界范圍內(nèi)的能源緊缺，各國正致力于節(jié)能、減排，力爭可持續(xù)的發(fā)展?；谀茉淳o缺的這樣一個(gè)事實(shí)，余熱利用的問題成了越來越重要的能源努力方向，各國都在加強(qiáng)這方面的投入和研究，希望獲得更大、更多的收益。能源利用有多種途徑和多種方法，但最重要的、最有意義的、最有價(jià)值的利用還是發(fā)電，但因余熱發(fā)電特別是低溫余發(fā)電的技術(shù)相對落后，制約著它的進(jìn)一步發(fā)展。
我們中國的水泥、鋼鐵、陶瓷等高耗能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，代動(dòng)了高、中溫余熱發(fā)電的快速發(fā)展，已經(jīng)形成了比較完備的產(chǎn)業(yè)，但低溫余熱發(fā)電則剛剛開始。
四、低溫余熱發(fā)電的技術(shù)1、有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是區(qū)別于傳統(tǒng)的以水(蒸汽)為循環(huán)工質(zhì)的發(fā)電系統(tǒng)，采用有機(jī)工質(zhì)（如R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷等 ）作為循環(huán)工質(zhì)的發(fā)電系統(tǒng)，由于有機(jī)工質(zhì)在較低的溫度下就能氣化產(chǎn)生較高的壓力，推動(dòng)渦輪機(jī)（透平機(jī)）做功，故有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)可以在煙氣溫度200℃左右，水溫在80℃左右實(shí)現(xiàn)有利用價(jià)值的發(fā)電。這項(xiàng)技術(shù)在發(fā)達(dá)國家就是比較先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)，近年來我國有的企業(yè)通過引進(jìn)吸收，也掌握了這項(xiàng)技術(shù)，也有較優(yōu)秀的產(chǎn)品在國內(nèi)外應(yīng)用。有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的效率高,構(gòu)成簡單，沒有除氧、除鹽、排污及疏放水設(shè)施。凝結(jié)器里一般處于略高于環(huán)境大氣壓力的正壓，不需設(shè)置真空維持系統(tǒng)。透平進(jìn)排氣壓力高，所需通流面積較小，透平尺寸小，易于小型化設(shè)計(jì)制造。管理維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。產(chǎn)品介紹伊萊克瑟公司是小型廢棄物熱回收方面的領(lǐng)導(dǎo)者，公司的“綠色設(shè)備”能夠?qū)⒌蜏氐乃鳎?8℃～116℃之間）轉(zhuǎn)換為無需燃料和排放的電能，該設(shè)備的輸出范圍為30～65 kWe，取決于溫度和流量。該設(shè)備具有低投入要求，因?yàn)槠錈崴?yīng)與其它的ORC系統(tǒng)相關(guān)。該設(shè)備利用這些低溫水流的能力實(shí)現(xiàn)了較大數(shù)量的熱量轉(zhuǎn)換為能量。占用空間小、撬裝設(shè)計(jì)，易于安裝。該設(shè)備是可擴(kuò)展的，可以在一個(gè)單獨(dú)的熱源上連接多臺(tái)設(shè)備，如果能量提供足夠的話。該設(shè)備采用了穩(wěn)健的設(shè)計(jì)，大多數(shù)的設(shè)備部件都是現(xiàn)成的，日常維護(hù)很簡單，經(jīng)過伊萊克瑟公司的基礎(chǔ)培訓(xùn)，具有空調(diào)或機(jī)械知識(shí)背景的技術(shù)人員就可以進(jìn)行所要求的維護(hù)處理。另外，該設(shè)備的控制系統(tǒng)是全自動(dòng)的，可以遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控或非現(xiàn)場維護(hù)。伊萊克瑟公司的綠色設(shè)備利用各種熱量來源來進(jìn)行發(fā)電，包括：垃圾處理設(shè)備內(nèi)燃機(jī)引擎生物能源鍋爐工業(yè)鍋爐和工藝流程中的熱源由石油，天然氣，地?zé)峁餐a(chǎn)生的液體集中的太陽熱能設(shè)備本身無需燃料，無排放的能量。利用可用的低級熱量轉(zhuǎn)化為電能：零排放低維護(hù)利潤高設(shè)計(jì)壽命20年伊萊克瑟公司的雙螺桿膨化機(jī)（該設(shè)備的核心部件）該膨化機(jī)對小規(guī)模的ORC有著顯著的優(yōu)勢，包括：簡單結(jié)實(shí)的設(shè)計(jì)低速運(yùn)作3:1的調(diào)節(jié)比沒有齒輪箱或油泵成本低技術(shù)硬2、斯特林熱氣機(jī)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是早在1861年由英國人羅伯特·斯特林發(fā)明，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)也稱外燃機(jī)，和蒸汽機(jī)的歷史差不多，它的特點(diǎn)首先是燃燒連續(xù)的，由于工質(zhì)不參與燃燒，因此沒有內(nèi)燃機(jī)的爆震現(xiàn)象，噪音低；其次可以使用任何燃料，其燃燒室在外，燃燒的過程與工質(zhì)無關(guān)，適用于各種熱源，對燃燒方式無特殊要求，體積小、重量輕、壽命長、維護(hù)方便、燃燒效率高。
斯特林熱氣機(jī)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是利用低溫余熱發(fā)電的廢熱回收裝置，可回收100℃至300℃的廢熱，能達(dá)到20%的發(fā)電效率。從數(shù)據(jù)來看，其發(fā)電效率優(yōu)于目前市場的低溫蒸汽循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)和有機(jī)工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率，該裝置在100℃的廢熱條件下發(fā)電效率達(dá)7.3%，150℃的條件下發(fā)電效率達(dá)13.7%，200℃的條件下發(fā)電效率達(dá)18.4%，250℃的條件下發(fā)電效率達(dá)22.1%，300℃的條件下發(fā)電效率達(dá)25.0%。在這樣的廢熱溫度條件下能達(dá)到這樣的發(fā)電效率是目前可以看到的最好的水平，達(dá)到了從低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)化為電能的先進(jìn)的技術(shù)水平。
產(chǎn)品概況
庫樂恩已經(jīng)研發(fā)了一種創(chuàng)新和領(lǐng)先的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，名為索恩特發(fā)動(dòng)機(jī)，其可以將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換為電能。這種發(fā)動(dòng)機(jī)不同于其它斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，與典型熱發(fā)電機(jī)相比，它可以使用更低的溫度用于熱輸入（100℃～ 300℃）。目前市售的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)使用的熱輸入溫度在600℃ ～ 1000℃。從較低溫度范圍利用熱能發(fā)電是以前從未有過的既經(jīng)濟(jì)又可再生可替代的方法。輸出功率范圍（1kW～50kW）使索恩特發(fā)動(dòng)機(jī)能夠利用分布式可再生發(fā)電系統(tǒng)用于諸如廢熱回收、太陽熱電和生物質(zhì)電能等應(yīng)用。
索恩特發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行有效簡單，并具有高穩(wěn)定性
索恩特發(fā)動(dòng)機(jī)使用活塞和兼緊湊式換熱器，是一種整體裝置。該發(fā)動(dòng)機(jī)不含循環(huán)潤滑油，因此保持高性能和最少的維護(hù)。發(fā)動(dòng)機(jī)上的管路連接裝置很少，因此無需高壓流體循環(huán)。添加一個(gè)完整的以斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)的廢熱回收系統(tǒng)只需對現(xiàn)有發(fā)電機(jī)組或商業(yè)/工業(yè)工藝作出微小改變，最顯著的是一臺(tái)換熱器。多數(shù)索恩特發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械部件在接近常溫的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)，加強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性，并且使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)非常安靜。索恩特發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的簡單性使其操控起來非常簡單，它有一個(gè)熱的熱轉(zhuǎn)移流體供應(yīng)回路和一個(gè)冷的熱轉(zhuǎn)移流體排熱回路，通過泵產(chǎn)生的動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷管理系統(tǒng)可調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電功率、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停止功能，這些通常內(nèi)置于發(fā)動(dòng)機(jī)電力負(fù)荷管理系統(tǒng)中。該發(fā)動(dòng)機(jī)是全自動(dòng)的因此無需系統(tǒng)管理員注意或干預(yù)。除了提供成本節(jié)約和減低排放，索恩特的其他優(yōu)勢包括減少運(yùn)輸燃料，特別是運(yùn)輸不便和昂貴運(yùn)輸費(fèi)用的需要。
下圖是索恩特發(fā)動(dòng)機(jī)獲取廢熱的圖示說明。
在低溫到中等溫度（100℃ ～ 300℃）范圍內(nèi)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是將低級別熱能傳化成機(jī)械或電力的最佳選擇。 3、超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)是超臨界二氧化碳液體為郎肯循環(huán)系統(tǒng)的工質(zhì)，以二氧化碳透平專用渦輪機(jī)為核心技術(shù)的最新余熱發(fā)電技術(shù)。此發(fā)電系統(tǒng)在余熱發(fā)電方面有較寬泛的應(yīng)用優(yōu)勢，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都優(yōu)于在用的水蒸汽浪肯循環(huán)系統(tǒng)和當(dāng)前最先進(jìn)的有機(jī)浪肯循環(huán)系統(tǒng)，特別是在發(fā)電效率和設(shè)備體積方面有著明顯的優(yōu)勢。超臨界二氧化碳熱機(jī)是一種平臺(tái)技術(shù)，目前可提供的功率范圍為250kWe至50Mwe的設(shè)計(jì)，效率可達(dá)30%。應(yīng)用范圍包括燃?xì)廨啓C(jī)、固定式動(dòng)力發(fā)電機(jī)組、工業(yè)廢熱回收、太陽能熱量、地?zé)?、混合?nèi)燃機(jī)等的循環(huán)熱能。產(chǎn)品介紹宜科根公司的超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是基于超臨界二氧化碳渦輪機(jī)為核心技術(shù)，以超臨界二氧化碳為工作介質(zhì)的余熱發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)，是具有突破性的熱機(jī)技術(shù)，曾被業(yè)界專家們稱之為，是一項(xiàng)改變游戲規(guī)則的技術(shù)，是一種進(jìn)一步改善功率效率的方法。
由于超臨界二氧化碳的高密度液體使其具有更高的能量密度，意味著可以在不損失性能的情況下，使渦輪機(jī)、換熱器和泵等器械的設(shè)計(jì)能夠非常緊湊或體積變小這樣就會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的碳足跡更小，更符合當(dāng)前人類活動(dòng)的最新理念。
超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行管理及維護(hù)成本低由于超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)是采用全封閉循環(huán)設(shè)計(jì)，在運(yùn)行中不需要真空維持系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)相對簡單，沒蒸汽循環(huán)系統(tǒng)的水處理設(shè)備及相關(guān)的水處理技術(shù)管理人員，沒有排污設(shè)備及相關(guān)的排污操作，簡化了管理的程序，省掉很多的維護(hù)工作，與蒸汽循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)相比管理維護(hù)成本有較大的降低。 超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電最具潛力的應(yīng)用超臨界二氧化碳能夠取代蒸汽進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)的底部循環(huán)，它能提供更好的輸出功率，具有較低的安裝成本和運(yùn)行及維護(hù)成本，可減少平準(zhǔn)化能源成本達(dá)10%～20%。
二氧化碳發(fā)電技術(shù)在工業(yè)企業(yè)上廣泛應(yīng)用 目前國內(nèi)工業(yè)企業(yè)的350℃以下的低溫余熱占余熱總量的60%以上，因其利用價(jià)值較低，回收技術(shù)相對落后，回收率和回收價(jià)值低，且投資收回期長（6～7年）而被大多數(shù)企業(yè)放棄。而宜科根公司的超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)，以其先進(jìn)的技術(shù)使其有較高的余熱發(fā)電效率和較低的投資成本，將會(huì)成為在中國普遍采用的低溫余熱發(fā)電技術(shù)。該技術(shù)以其多方面的優(yōu)勢和更低的碳足跡可以很快的替代更多的余熱發(fā)電技術(shù)。 超臨界二氧化碳發(fā)電技術(shù)在艦船上廣泛應(yīng)用 目前國內(nèi)95%民用船舶動(dòng)力是柴油機(jī)，熱效率在50%左右，其中排氣損失熱能量為25%，溫度在250℃～350℃之間。其排氣余熱只有很少的熱能被用于柴油加熱和蒸汽利用，大多數(shù)熱量被排掉。如果這些熱能被宜科根超臨界二氧化碳發(fā)電裝置利用發(fā)電的話，能節(jié)油10%以上，試想一下！這是多么大效益。 軍用艦艇上的動(dòng)力絕大多數(shù)是用燃?xì)廨啓C(jī)，動(dòng)力效率在40%以內(nèi)，排氣能量更大、溫度更高，配用宜科根超臨界二氧化碳熱機(jī)，將會(huì)節(jié)約更多的燃油，創(chuàng)造更大的效益。
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