垃圾填埋气的内燃发电机组尾气_ORC发电技术方案

1、.中船重工（上海）新能源有限公司垃圾填埋气的内燃发电机组尾气ORC发电技术方案苏州西达透平动力技术有限公司2017 年 07 月.目录一、企业简介3二、透平发电机介绍3三、技术方案41.热源情况42.余热回收计算53.ORC发电机组技术参数54.工艺流程图65.界区公用工程条件66.占地77.换热器选型78.电力电子79.工质泵810.储气罐9四、性能指标911.机务专业912.仪控专业1013.电气专业11五、设备配置12六、技经分析13.一、企业简介苏州西达透平动力技术有限公司成立于2016 年 5 月，是由苏州西达低温设备有限公司研发部分拆而来，仍由苏州西达低温设备有限公司控股的子公司。

2、公司注册资金1000 万元，目前员工 30 人，主要经营：低温 ORC发电设备的开发、制造、销售，蒸汽背压机、乏汽透平设备、高速离心风机的驱动等设备。公司自主研发的透平膨胀发电机组系列，也已经投产并交付客户使用。苏州西达低温设备有限公司成立于1993 年 4 月，位于苏州市西南郊、太湖之滨的历史文化名镇木渎。占地面积6500 平方米，建筑面积3200 平方米。是一家融设计、工艺、制造、经营于一体，专业生产、经营低温机械及配套产品的经济实体。公司是以透平膨胀机和低温机械产品为主，同时生产低温冷箱、低温处理成套设备、油田气回收制冷装置和配件。二、透平发电机介绍透平膨胀机是一种旋转式制冷机械，它由窝

3、壳、导流器、工作轮和扩压器等主要部分组成。当具有一定压力的气体进入膨胀机的窝壳后，被均匀分配到导流器中，导流器上装有喷嘴叶片，如图所示：气体在喷嘴中将气体的热力学能（内能）转换成流动的动能，气体的压力和焓降低， 出喷嘴的流速可高达200m/s 左右。当高速气流冲到叶.轮的叶片上时， 推动叶轮旋转并对外做功， 将气体的动能转换为机械能。通过转子轴带动制动风机、发电机 或增压机对外输出功。苏州西达透平动力技术有限公司的 GGT系列发电一体机，是采用高效向心径流式透平与气悬浮轴承支承系统的高速永磁同步发电机一体的发电设备。高速同步电机采用稀土永磁转子，电机最高效率可达 95%以上。气体轴承实现支撑的

4、新型轴承，无接触、振动小、 使用寿命长、维护费用低等特点。本项目的气悬浮技术的开发积累了多年的气体轴承制造使用经验，结合多年高速叶轮机械转子动力学经验，可以为用户提供高效稳定的气悬浮轴承。机器运行时噪音等级80dB(A)。气体轴承的气源来源于工质气。能量通过蒸发器将有机工质蒸发为压力气体，气体一方面支撑轴承，另一方面通过透平机膨胀作功发电，经过高速发电机转化为电功率后输出电力。三、技术方案1. 热源情况为 3 台 1065KW 垃圾填埋气的内燃发电机组排放尾气每台机组的排气参数见下表：满负荷的废气温度490Bmep=13.5【 bar 】的废气温度 497Bmep=9【 bar 】的废气温度

5、504废气最大流量（湿）Kg/h5634废气最大流量（干）Kg/h5219废气量（湿）Nm3/h4402废气量（干）Nm3/h3887内燃机之后的最大排气背压mbar60.2.余热回收计算烟气 - 导热油换热器烟气侧介质：烟气进口温度：497.0设计流量：13,071.9Nm3/h1.2930kg/m3每天内燃机流量：5,634.0kg/h三台内燃机流量：16,902.0kg/h4.70kg/s出口温度：125.0导热油侧进口温度：95.0换热效率：96.0%流量：8.66kg/s31.16t/h出口温度：150.0吸热功率：1,759.1kW3.ORC发电机组技术参数（设计工况）机组型号：

6、GGT200-105/39-2H工作介质：R245fa总流量：8.131kg/s透平流量：7.637kg/s轴承气流量：0.494kg/s进口压力：1.396MPa（ A）进口温度：382.5K109.5出口压力：0.267MPa（ A）等熵效率：83.0%出口温度：64.3发电机功率：187.4kW.电压：400V频率：296.7HZ效率：94.3%绝缘等级：H级防护等级：IP65单叶轮：mm转速：17,804r/min模块功率：174.3kW额定电压：400V额度频率：50.0HZ模块效率：9.9%回热：有发电机定子冷却方式：工质冷却4. 工艺流程图（见附图 1）5. 界区公用工程条件(1

7、) 电自用电：交流 AC380V10%， 50Hz(-1.0 +0.5) ，三相三线 PE仪表用电： DC24V涡旋压缩机采用双电源切换：交流AC380V10%， 50Hz(-1.0 +0.5) ，三相三线 PE，电机功率： 14KW。(2)补充水：补充水：（用于蒸发式冷凝器）压力0.30Mpa(G)温度环境温度流量2.7t/h软化水或自然水质水以上.6. 占地（见附图 2）烟气导热油换热器占地： （暂无）ORC发电机组为撬装式快装机组（室内布置）。尺寸： 4.6m2.6 m 2.5 m（长 宽高）（按高度集成紧凑布置）蒸发式冷凝器： 6.0 m 2.6 m 4.6 （m宽 厚高）7. 换热器

8、选型有机工质换热器选型采用板壳式换热器或板翅式换热器，回热器采用铝合金板翅式，工质冷凝采用蒸发冷。8. 电力电子.发电机输出的 180275Hz 的交流电需要整流及逆变，才能与市电并网。本方案采用带整流装置的并网逆变器技术参数：型号隔离方式工频变压器隔离最大输入功率235KWp交流输入线制三相三线额定交流输入电压380Vac交流输入频率范围500900Hz额定交流输出功率300KW最大交流输出功率220KW总电流波形畸变率0.99（额定功率时）最大效率94%输出功率KW允许电网电压范围（三相）310VAC450VAC额定电网频率50Hz系统自耗电100W自动投运条件输入及电网满足要求，逆变器自

9、动运行断电后自动重启时间2min交流过压及欠压保护，交流过、保护功能欠频保护， 过载保护， 短路保护，过热保护，防孤岛保护等显示7 寸触摸屏通讯接口RS485/以太网使用环境温度 25 50使用环境湿度0 95%，不结露海拔高度6000 米（超过 2000 米需降额使用）冷却方式强制风冷噪音65dB防护等级IP20（室内）9. 工质泵采用屏蔽电泵技术规格：.五氟丙烷 :R245fa ，纯度 :100%，化学式：工作介质：CFCHCHF322泵入口设计压力：0.24MPa（A）设计扬程：116.16m设计流量：9.11kg/s结构型式：变频驱动泵入口设计温度：38.00泵入口介质密度：1,291

10、.0kg/m3泵入口粘度：329.8uPa.s实际工作点扬程：101.01m实际工作点流量：8.13kg/s防护等级：IP55防爆等级：法兰连接标准：HG20592-2009 PN25 RF电源 :380V、 50Hz、3数量：1台10. 储气罐700770；进口法兰： DN32 PN25；出口法兰： DN32 PN25。四、性能指标11. 机务专业1) 透平膨胀发电一体机核心部件（叶轮、主轴、轴承、密封）中，叶轮、主轴、密封采用苏州西达透平动力技术有限公司的产品，轴承由国内外优秀的磁悬浮轴承设计专家联合开发；2) 提供备件清单及两年备件明细；3) 提供专用工具（如有）；4) 设备类资料（图纸

11、、说明书、操作维护手册等）为中文版或英文版；5) 对外法兰接口（冷源、热源）压力等级为 PN25、PN16，法兰标准按HG20592-2009。提供配套反法兰、 垫片、螺栓等；管道采用 HG/T20553.（Ia）系列。6) 提供管道、阀门及附件的质量证明文件、材质；7) 提供机组制造计划及关键质量控制点；8) 提供操作维护培训服务；9) 机组公用底座根据机组情况自行设计，底座为单件整体钢板，底座带起吊耳、排液面板和排液孔；底座外周布置调水平螺钉；发电机与膨胀机支撑脚均设横向水平调整和轴向对中定位用顶螺丝，并提供配套地脚螺栓。10) 机组的密封性保证运行周期不低于8000 小时，泄漏量 0.0

12、5 。11) 技术、质量、验收标准：GB50049-2011 小型火力发电厂设计规范GB/T29542-2013 工业尾气能量回收透平膨胀机GB/T55782007固定式发电用汽轮机技术条件GB/T13399 1992汽轮机安全监视装置技术条件12. 仪控专业1) 采用西门子 S7-300系列 (冗余点 15%)，配置 MODUBUS通讯接口，及相应卡件；2) 提供 P&ID，仪表清单及对应数据表， I/O 清册、地址， PLC源程序，逻辑控制图；3) 紧急切断阀采用无锡工装或者台湾进典产品，阀体材料采用 WCB，阀芯采用 ，西门子定位器， SMC过滤器减压阀；4) 压力变送器要求采用川仪横河

13、 EJA变送器，带就地 LCD显示，带 HART 协议；5) 压力表采用不锈钢、接头 M20*1.5 ，表面直径 150mm，耐振型，天康或等同产品；6) 温度计采用 PT100，接口 M27*2 ，川仪或等同产品；7) 调节阀（如有）采用无锡工装或者台湾进典产品， 阀体材料采用 WCB，阀芯采用 304 ， ASCO电磁阀， SMC过滤器减压阀；.8) 仪表阀采用 SS304，接头 M24*1.5 ；9) 引压管采用 SS304；管径 14*2；10) 仪表防护等级 IP65；11) 负责控制系统设计；12) 配置现场符合各自控制要求的 UPS电源设置，电池选用国内主流优质电池；13) 将机

14、组监视系统、保护系统、调节系统及控制系统详细阐述，并提供相应配置清单；14) 将机组所有仪控系统需独立设置，独立完成，与原有生产装置无关联处，只采用通讯协议，进行信号互传；15) 提供平面布置图上考虑仪控系统所有现场控制柜位置。16) 技术、质量、验收标准GB_50049-2011小型火力发电厂设计规范GBJ 93工业自动化仪表工程施工及验收规范GB50093-2002自动化仪表工程施工及验收规范GBJ 131自动化仪表安装工程质量检验评定标准HGJ 71洁净室施工及验收规范JB/T 5234 工业控制计算机系统验收大纲13. 电气专业1) 发电机按高速发电机，并网电压采用 400V 电压等级

15、并网；2) 发电机由苏州西达透平动力技术有限公司与其专用供应商合作生产；3) 发电机中性点和并网柜内互感器、电流互感器要求变比相同，为同一厂家同一批次；4) 技术、质量、验收标准：QGDW_480-2010 分布式电源接入电网技术规定DL/T5136-2001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程GB/1032-2005三相异步电机试验方法.DL/T5161.1-1997电气装置安装工程质量检验及评定规程DL/T5202-2004电能量计量系统设计技术规程GB 50169电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB 50254电气装置安装工程低压电器施工及验收规范五、设备配置供货范围主要设备清单

16、序名称型号和规格数原产地和号量备注制造商名称3 相 400V，气苏州西达透1ORC透平发电机GGT200-105/39-2H1体轴承向心透平动力技术平永磁同步发有限公司电机2透平机控制阀3无锡工装、台气动阀湾进典苏州当地压3储气罐700 7701力容器或等同4涡旋压缩机YSH450T1G-1001不低于英华特5手动阀、滤网、PN25、PN16，截止阀、球17国内品牌管道及附件阀苏州西达透平6撬装底座1动力技术有限公司苏州西达透平7控制系统S7-300 系列 ( 冗余点 15%)1动力技术有限公司压力表、温度计、压力变川仪、北京布8管路仪表送器、温度远传、电磁阀5莱迪、天津中环或等同9电力电子2

17、20kW,400V,3 相1VACON/博奥含并网开关斯或等同10配电盘工质泵变频器、涡旋压缩1汇川或等同机等各路负载HG/T 20592-2009 PN25广州捷码11有机工质蒸发器换热器型式：板式或板翅1/SWEP式.HG/T 20592-2009 PN25广州捷码 / 苏12回热器换热器型式：板式或板翅1州三川 /SWEP式HG/T 20592-2009 PN16浙江万享 / 广13蒸发式冷凝器换热器型式：板式或管壳1州捷码式14有机工质R245fa， 1.2m31霍尼韦尔 / 巨化15静音无油空压机1牧德 / 奥突斯苏州西达透平16包装、运输1动力技术有限公司苏州西达透平17设备保温1

18、动力技术有限公司苏州西达透平18整体设计制造1动力技术有限公司设备制造周期：合同生效后 6 个月。六、技经分析自用电测算装工需序名称机作单机装机工作要costg 有功功号数数容量容量容量系率(kW)量量数1工质循环泵115.55.517.8910.820.69817.892蒸发冷1120.520.5 20.5010.820.69820.503导热油循环115.55.52.5710.820.6982.57泵4电动执行器440.050.20.200.80.51.73210.645仪用电源11221.0010.51.73211.006自用电合计42.67发电模块输174.3出功率8输出净功率131.79自用电率24.4%.技术经济指标设计工况名称单位（春秋夏季冬季备注季）热源流量31.1631.1631.16发电模块输出功率174.29174.29174.29自用电量kW42.