一、什么是废热（低温余热）

人类在活动中因谋种需要而生产制造的热能在利用结束后所排放的不再利用的热能就叫废热或着叫余热。现代人类活动产生着大量的废热（余热），特别是工业生产活动是制造大量废热的主要原因，正是这些大量废热（余热）的排放，正在恶化着我们人类的生存环境。怎样减少和利用好这些废热（余热）是当前我们人类面对的生存环境重要问题之一

工业废热排放大的行业如，水泥、钢铁、热电、陶瓷、有色金属等，这些行业不但是废热排放大户，而且也是室温气体排放的主要行业，同时也是碳足迹最大的行业

 

二、废热资源利用现状

目前我国能源形势严峻的根本原因在于用能效率低下。我国每吨标准煤的产出效率仅相当于日本的10.3％、美国的28.6％。我国工业用能中近60～65%的能源转化为余热资源。目前余热利用最多的国家是美国，它的利用率达60%，欧洲的利用率是50%，我们国家只有30%。就废热（余热）利用现状来看，我国还有很大的利用空间。

 

三、余热利用最有意义的是发电

随着世界范围内的能源紧缺，各国正致力于节能、减排，力争可持续的发展 。基于能源紧缺的这样一个事实，余热利用的问题成了越来越重要的能源努力方向，各国都在加强这方面的投入和研究，希望获得更大、更多的收益。能源利用有多种途径和多种方法，但最重要的、最有意义的、最有价值的利用还是发电，但因余热发电特别是低温余发电的技术相对落后，制约着它的进一步发展。

 

我们中国的水泥、钢铁、陶瓷等高耗能产业发展迅速，代动了高、中温余热发电的快速发展，已经形成了比较完备的产业，但低温余热发电则刚刚开始。

四、低温余热发电的技术

1、有机工质循环发电系统

有机工质循环发电系统是区别于传统的以水(蒸汽)为循环工质的发电系统，采用有机工质（如R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷等 ）作为循环工质的发电系统，由于有机工质在较低的温度下就能气化产生较高的压力，推动涡轮机（透平机）做功，故有机工质循环发电系统可以在烟气温度200℃左右，水温在80℃左右实现有利用价值的发电。这项技术在发达国家就是比较先进的应用技术，近年来我国有的企业通过引进吸收，也掌握了这项技术，也有较优秀的产品在国内外应用。

有机工质循环发电系统的效率高,构成简单，没有除氧、除盐、排污及疏放水设施。凝结器里一般处于略高于环境大气压力的正压，不需设置真空维持系统。透平进排气压力高，所需通流面积较小，透平尺寸小，易于小型化设计制造。管理维护费用低等优点。

 

产品介绍

伊莱克瑟公司是小型废弃物热回收方面的领导者，公司的“绿色设备”能够将低温的水流（88℃～116℃之间）转换为无需燃料和排放的电能，该设备的输出范围为30～65 kWe，取决于温度和流量。该设备具有低投入要求，因为其热水供应与其它的ORC系统相关。该设备利用这些低温水流的能力实现了较大数量的热量转换为能量。占用空间小、撬装设计，易于安装。该设备是可扩展的，可以在一个单独的热源上连接多台设备，如果能量提供足够的话。该设备采用了稳健的设计，大多数的设备部件都是现成的，日常维护很简单，经过伊莱克瑟公司的基础培训，具有空调或机械知识背景的技术人员就可以进行所要求的维护处理。另外，该设备的控制系统是全自动的，可以远程控制、远程监控或非现场维护。

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伊莱克瑟公司的绿色设备利用各种热量来源来进行发电，包括：

l  垃圾处理设备内燃机引擎

l  生物能源锅炉

l  工业锅炉和工艺流程中的热源

l  由石油，天然气，地热共同产生的液体

l  集中的太阳热能

设备本身无需燃料，无排放的能量。

利用可用的低级热量转化为电能：

l  零排放

l  低维护

l  利润高

l  设计寿命20年

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伊莱克瑟公司的双螺杆膨化机（该设备的核心部件）

该膨化机对小规模的ORC有着显著的优势，包括：

l  简单结实的设计

l  低速运作

l  3:1的调节比

l  没有齿轮箱或油泵

l  成本低

l  技术硬

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2、斯特林热气机循环发电系统

斯特林发动机是早在1861年由英国人罗伯特·斯特林发明，斯特林发动机也称外燃机，和蒸汽机的历史差不多，它的特点首先是燃烧连续的，由于工质不参与燃烧，因此没有内燃机的爆震现象，噪音低；其次可以使用任何燃料，其燃烧室在外，燃烧的过程与工质无关，适用于各种热源，对燃烧方式无特殊要求，体积小、重量轻、寿命长、维护方便、燃烧效率高。

斯特林热气机循环发电系统是利用低温余热发电的废热回收装置，可回收100℃至300℃的废热，能达到20%的发电效率。从数据来看，其发电效率优于目前市场的低温蒸汽循环发电系统和有机工质发电系统的发电效率，该装置在100℃的废热条件下发电效率达7.3%，150℃的条件下发电效率达13.7%，200℃的条件下发电效率达18.4%，250℃的条件下发电效率达22.1%，300℃的条件下发电效率达25.0%。在这样的废热温度条件下能达到这样的发电效率是目前可以看到的最好的水平，达到了从低温热能转化为电能的先进的技术水平。

产品概况

库乐恩已经研发了一种创新和领先的斯特林发动机，名为索恩特发动机，其可以将低温热能转换为电能。这种发动机不同于其它斯特林发动机，与典型热发电机相比，它可以使用更低的温度用于热输入（100℃～ 300℃）。目前市售的斯特林发动机使用的热输入温度在600℃ ～ 1000℃。从较低温度范围利用热能发电是以前从未有过的既经济又可再生可替代的方法。输出功率范围（1kW～50kW）使索恩特发动机能够利用分布式可再生发电系统用于诸如废热回收、太阳热电和生物质电能等应用。

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索恩特发动机运行有效简单，并具有高稳定性

索恩特发动机使用活塞和兼紧凑式换热器，是一种整体装置。该发动机不含循环润滑油，因此保持高性能和最少的维护。发动机上的管路连接装置很少，因此无需高压流体循环。添加一个完整的以斯特林发动机为基础的废热回收系统 只需对现有发电机组或商业/工业工艺作出微小改变，最显著的是一台换热器。多数索恩特发动机的机械部件在接近常温的温度下运转，加强了系统稳定性，并且使发动机运转时非常安静。索恩特发动机设计的简单性使其操控起来非常简单，它有一个热的热转移流体供应回路和一个冷的热转移流体排热回路，通过泵产生的动力，发动机负荷管理系统可调节发动机的转速、电功率、发动机启动和停止功能，这些通常内置于发动机电力负荷管理系统中。该发动机是全自动的因此无需系统管理员注意或干预。除了提供成本节约和减低排放，索恩特的其他优势包括减少运输燃料，特别是运输不便和昂贵运输费用的需要。

下图是索恩特发动机获取废热的图示说明。

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在低温到中等温度（100℃ ～ 300℃）范围内，斯特林发动机是将低级别热能传化成机械或电力的最佳选择。

 

3、超临界二氧化碳循环发电系统

超临界二氧化碳发电系统是超临界二氧化碳液体为郎肯循环系统的工质，以二氧化碳透平专用涡轮机为核心技术的最新余热发电技术。此发电系统在余热发电方面有较宽泛的应用优势，各项技术指标都优于在用的水蒸汽浪肯循环系统和当前最先进的有机浪肯循环系统，特别是在发电效率和设备体积方面有着明显的优势。超临界二氧化碳热机是一种平台技术，目前可提供的功率范围为250kWe至50Mwe的设计，效率可达30%。应用范围包括燃气轮机、固定式动力发电机组、工业废热回收、太阳能热量、地热、混合内燃机等的循环热能。

产品介绍

宜科根公司的超临界二氧化碳循环发电系统是基于超临界二氧化碳涡轮机为核心技术，以超临界二氧化碳为工作介质的余热发电循环系统，是具有突破性的热机技术，曾被业界专家们称之为，是一项改变游戏规则的技术，是一种进一步改善功率效率的方法。

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由于超临界二氧化碳的高密度液体使其具有更高的能量密度，意味着可以在不损失性能的情况下，使涡轮机、换热器和泵等器械的设计能够非常紧凑或体积变小这样就会使整个系统的碳足迹更小，更符合当前人类活动的最新理念。

 

 超临界二氧化碳发电系统运行管理及维护成本低

由于超临界二氧化碳循环发电系统是采用全封闭循环设计，在运行中不需要真空维持系统，结构相对简单，没蒸汽循环系统的水处理设备及相关的水处理技术管理人员，没有排污设备及相关的排污操作，简化了管理的程序，省掉很多的维护工作，与蒸汽循环发电系统相比管理维护成本有较大的降低。

 

 

超临界二氧化碳循环发电最具潜力的应用

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超临界二氧化碳能够取代蒸汽进行燃气轮机的底部循环，它能提供更好的输出功率，具有较低的安装成本和运行及维护成本，可减少平准化能源成本达10%～20%。

 

 

二氧化碳发电技术在工业企业上广泛应用

目前国内工业企业的350℃以下的低温余热占余热总量的60%以上，因其利用价值较低，回收技术相对落后，回收率和回收价值低，且投资收回期长（6～7年）而被大多数企业放弃。而宜科根公司的超临界二氧化碳发电技术，以其先进的技术使其有较高的余热发电效率和较低的投资成本，将会成为在中国普遍采用的低温余热发电技术。该技术以其多方面的优势和更低的碳足迹可以很快的替代更多的余热发电技术。

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超临界二氧化碳发电技术在舰船上广泛应用

目前国内95%民用船舶动力是柴油机，热效率在50%左右，其中排气损失热能量为25%，温度在250℃～350℃之间。其排气余热只有很少的热能被用于柴油加热和蒸汽利用，大多数热量被排掉。如果这些热能被宜科根超临界二氧化碳发电装置利用发电的话，能节油10%以上，试想一下！这是多么大效益。

    军用舰艇上的动力绝大多数是用燃气轮机，动力效率在40%以内，排气能量更大、温度更高，配用宜科根超临界二氧化碳热机，将会节约更多的燃油，创造更大的效益。

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