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苏州西达透平动力技术有限公司1/14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月苏州西达透平动力技术有限公司2/14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苏州西达透平动力技术有限公司3/14一、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。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。当高速气流冲到叶苏州西达透平动力技术有限公司4/14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℃≈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苏州西达透平动力技术有限公司5/142.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：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苏州西达透平动力技术有限公司6/14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)电自用电：交流AC380V±10%，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AC380V±10%，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水质软化水或自然水以上苏州西达透平动力技术有限公司7/146.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：4.6m×2.6m×2.5m（长×宽×高）（按高度集成紧凑布置）蒸发式冷凝器：6.0m×2.6m×4.6m（宽×厚×高）7.换热器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.电力电子苏州西达透平动力技术有限公司8/14发电机输出的180～275Hz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500~900Hz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5%（额定功率时）功率因数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）310VAC～450VAC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，逆变器自动运行断电后自动重启时间2min保护功能交流过压及欠压保护，交流过、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：苏州西达透平动力技术有限公司9/14工作介质：五氟丙烷:R245fa，纯度:100%，化学式：CF3CH2CHF2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：1,29