螺杆动力膨胀机

1、螺杆式膨胀机Screw Expander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 使用要求条件温度高于 85的热水温度高于 85的其他液体，如油，化工原料 低压水蒸汽烟气 高压水蒸汽2

2、收益? 一般以发电为目标，用户可以得到电力 ? 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( ORC Screw Expander)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

3、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

4、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 。2) 蒸汽型膨胀机 (Steam Screw Expander)机组简单。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， 所需条件较高。蒸汽直接膨胀原理图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，不能让水蒸水蒸汽直接膨胀，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、

5、油冷却器、减速机等。4 性能及规格1) ORC 型膨胀机热源为清洁热水，实现朗肯循环的最低条件：热水 湿球温度841590209725蒸发温度冷凝温度73.48086.42530351033093401103599.745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：膨胀机型号净发电， kW热水温度，热水流量， t/hSKYe297,1500rpm2509046028095231290100153300105115SKYe192,3000rpm1039018611595931201006212310

6、546SKYe192,1500rpm51909457954760100326110523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。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SKYe192 膨胀机净发电量 118kW ，水蒸汽量 2.5t/hSKYe297 膨胀机净发电量302 kW ，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kW1021361612593464

7、10发电站型号KE185KE450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。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SKYe297 膨胀机净发电量2) 蒸汽直喷型螺杆膨胀机190 kW ， 烟气量 27400m3/h480kW ， 烟气量 68100 m3/h可以使用蒸汽的温度范围为135，压力高于0.315MPa(a) 。

8、气源条件不同，发电量不同。定义名义工况 进气 0.42 MPa(a) ，排气 0.105 MPa(a) 不同气量，在一定范围内可以通过膨胀机升速，减速机再拖动发电机实现。 1t/h 不同压力的水蒸汽，直接膨胀可以得到净功率如下：饱和蒸汽压比345678910入口温度135.19145.38153.68160.74166.92172.44177.43182.01入口压力MPa0.3150.420.5250.630.7350.840.9451.05出口温度101101101101101101101101出口压力MPa0.10500.10500.10500.10500.10500.10500.10500.1050净发电功率 PkW32.8041.3948.0453.4658.0361.9965.4368.515 螺杆膨胀机外观开启式 ORC 膨胀机外形如下：半封闭形式 ORC 膨胀机6 ORC 螺杆膨胀发电站外观7 高压水蒸汽的使用方法当蒸汽的温度高于 135，压力高于 0.315MPa(a) ，可以使用蒸汽型螺杆膨胀机。 蒸汽直接膨胀到常压， 然后把低压尾气送给 ORC螺杆