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余熱發電
螺桿膨脹發電系統

 

  簡介

    膨脹機是一種靠氣體膨脹消耗內能對外作功的機械,如汽輪機(透平)、燃氣輪機、螺桿機、活塞機等。膨脹機按能量轉換方式不同,分為速度式和容積式二大類。速度式膨脹機適用于熱源品質高、負荷穩定、大流量的場合,如汽輪機(透平)、燃氣輪機等。而容積式膨脹機適用于熱源品位低,流量小、負荷變化大的場合,如螺桿膨脹機。

    與汽輪機相比較,螺桿膨脹機造價低、適應性強,能適應各種工質。如過熱蒸汽、飽和蒸汽、汽水兩相流體和熱水(包括高鹽分熱水)工質。螺桿膨脹機根據應用環境可以分為背壓式與凝汽式二種。

    螺桿膨脹機按螺桿壓縮機的逆原理工作,其基本構造與螺桿壓縮機相似,工作過程相反。但其制造工藝和控制系統要比螺桿壓縮機復雜的多。螺桿膨脹機工作大致可分為:

    1、進氣過程:高壓介質經進氣口進入轉子的齒間容積后,將推動轉子旋轉,并使齒間容積不斷擴大,當齒間容積完全與進氣口脫離時,進氣過程結束。

    2、 膨脹過程:隨著齒間容積繼續增大,高壓介質體積膨脹溫度降低,同時輸出動力到轉子的伸出軸處。

    3、排氣過程:當齒間容積與排氣口相通時,便開始排氣過程,直至齒間容積減少為零,完成一個工作循環為止。

    螺桿膨脹機靠間隙密封,從而具有透平膨脹機和活塞膨脹機均不具有的獨特優點,即對進氣為含有液滴的濕蒸汽有良好的適應性。當進氣為濕蒸汽時,液滴有助于密封。螺桿膨脹機可作為全流膨脹機使用,即工作介質的進氣口狀態不僅可為干蒸汽,也可為二相流體或全液體。在螺桿膨脹機中,高壓介質直接作用在轉子齒面上,因而有近似于直流電機啟動時的轉矩特性,即能進行重負荷啟動。 螺桿膨脹機轉速較低,一般約為同容量透平膨脹機的1/10左右,因而可不通過 減速裝置而直接驅動發電機或其它低速耗能機械,且軸封效果好,壽命長。

 

  技術特點

(1) 它是一種容積式的全流動力設備,能適應過熱蒸汽、飽和蒸汽、汽水兩相流體和熱水(包括高鹽分熱水)工質;

(2) 無級調速,轉速一般設計為(1500~3000r/min,相比同功率汽輪機,有較高的內效率,一般在65%以上;

(3) 在熱源參數、功率及熱負荷50%變化范圍內,能保持平穩工作且較高運行效率;

(4) 單機功率在(50~2000Kw

(5) 設備緊湊,占地少,工程施工量小;

(6) 操作方便,運行維護簡單,而且具有除垢自潔能力,大修周期長;

(7) 起動不需要盤車、暖機。噪音低、平穩、安全、可靠,全自動無人值守運行;

 

  應用范圍

(1) 蒸汽參數:0.15MPa 3.0MPa ,溫度 <300

(2) 熱水參數:壓力 0.8MPa 以上的熱水,溫度 >170

(3) 蒸汽參數:壓力 <0.1MPa 以下的各種蒸汽――詳見有機朗肯循環發電系統

(4) 熱水參數:壓力 <0.8MPa 以下,溫度 >85 ℃的熱水 ――詳見有機朗肯循環發電系統

(5) 煙氣參數:溫度 >200 的各種煙氣 ――配余熱鍋爐發電

 

  工藝流程

背壓式螺桿膨脹發電系統工藝流程示意圖

 

凝汽式螺桿膨脹發電系統工藝流程示意圖

 

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