一、项目概况
      在钢铁、化工、电力、建材、造纸等众多高耗能行业中，由生产工艺要求，通常会产生大量的中低温余热资源，直接排放到大气，造成环境热污染及余热资源的浪费；另一方面，厂用电需求量大，电力供求关系紧张。ORC中低温余热发电项目能有效将这部分余热资源回收利用，将这部分资源变废为宝，达到节能降耗和缓解厂用电紧张的作用。
      在中低温余热资源的回收中加热有机工质，并通过有机工质朗肯循环（ORC），在膨胀机中膨胀做功发电，有效利用余热资源，视余热资源能量品位高低及功率大小，发电效率可达10~20%。据统计，每投放2,000个500kW规模的螺杆膨胀动力机发电机组，即可以为石油化工企业多产生1,000MW的电能，而投资成本只有同规模火电厂的一半。

二、优势及领域
1、技术优势
* 余热资源的最优化回收利用方案 * 基于现场实测数据，定制化设计 * 换热系统排烟阻力设计匹配需求
* 能量转化效率高，投资回收期短 * 膨胀机等熵效率高，发电效率高 * 系统变负荷协同性好，匹配度高

2、应用领域
* 锅/窑炉尾气余热回收  * 柴油机尾气余热回收  * 太阳能热利用发电厂 
* 低压废蒸汽热能回收   * 工业废热水余热回收  * 地热资源的回收发电 

三、系统流程示意图
1、方案主要设备及流程
      根据余热资源自身特点、选择合适的换热器型式，如翅片管、板式换热器等，通过中间热媒介质将能量转化为循环有机工质的内能，并在ORC螺杆膨胀机上膨胀做功，实现能源的有效转化与利用，其主要设备包括：烟道式换热器、蒸发器、螺杆膨胀机、发电机、冷凝器、循环泵等。
此外，对于余热工质参数匹配或条件许可（余热工质无腐蚀、无磨损、无积灰等）的情况下，烟道式换热器也可直接用作蒸发器，这样不仅可减少一个热媒工质循环回路、降低投资成本，同时也可简化控制系统和提高能源转化效率。

图1 中低温余热回收发电流程示意图

2、设计说明：
（1） 根据排烟温度高低及热量大小设计合适循环参数，并匹配设计余热回收系统及有机工质蒸发系统，结合螺杆膨胀机要求对余热回收系统进行整体优化；
（2） 系统可实现无人值守的全自动调节形式，可适应各种不同排烟热负荷、烟温及启停等工况；
（3） 为保证系统的安全运行，热媒循环及工质循环均设有旁通回路，可应对不同工况下的切换和调节，控制末级管壁温度，膨胀机故障时保证热媒介质回路安全；
（4） 缺水区域冷却水可采用空冷或蒸发式冷凝换热器。
四、节能效益计算
      国产螺杆膨胀机单位造价可降至10000元/kWe以下，如设计容量匹配余热回收系统，则在余热回收技术中具有较强的经济竞争力。以500kW装机容量，年利用小时7000h计，可实现年发电350万度，按厂用平均电价0.8元/度计，可年节省电费280万元，即膨胀机部分的投资约为1.8年回收，全改造系统投资回收期一般在3~5年，经济效益非常可观。

五、风险分析及对策
      针对以上的方案，对增加系统带来的风险进行分析：
（1）系统安全性：新增系统采用旁路设计，不会影响原有系统的正常运行，保证系统安全运行；
（2）烟气阻力的增加：系统中增加换热器势必会增加烟道阻力，但换热器压阻设计可控，满足引风机压头要求；
（3）热媒工质（如果有）泄露：选用自燃点较高的导热姆介质，并设置旁路及疏油系统，确保系统安全；
（4）有机工质泄漏：循环有机工质选用R245fa，工质不易燃及对环境影响小，不会引起臭氧层的破坏；
（5）换热器积灰：配备积灰吹扫系统，可有效预防积灰现象发生。

六、机组型号、参数及应用条件
      针对不同的热源条件，其回收转化技术也各不相同，大体可分为如下几种情况：

表1 不同热源对应不同转化技术