1引言
余熱在工業生產和日常生活中普遍存在,化工、冶金、建材和電力等行業產生的余熱種類繁多,含熱資源量大面廣,但同時大量余熱卻被浪費。余熱回收利用是工業節能迫在眉睫的關鍵技術之一,尤其是低溫余熱發電技術更具有挑戰性,并得到人們普遍關注。它不但提高了能源利用效率有助于緩解能源問題,而且還減少了生產過程中的環境污染問題,對節能減排具有重要作用。螺桿膨脹動力機技術就是適合于低溫余熱發電的新技術,該技術特點鮮明,具有同類型汽輪發電機不可比擬的優點,同時產生較好的經濟效益,提高企業的能源利用率。
2螺桿膨脹動力機系統
螺桿膨脹動力機屬于回轉容積式膨脹機,兼有活塞膨脹機和透平膨脹機二者之特點,螺桿膨脹動力機能將低品位熱能轉化為高品位機械能或電能。螺桿膨脹動力機是一種全流式動力機,適用于過熱蒸汽、飽和蒸汽、汽水混合物,并且對工質清潔度要求不高。它結構簡單,零部件數量少,幾乎沒有易損件,設備維護方便,因此設備可靠,壽命長。
2.1螺桿膨脹動力機工作原理
雙螺桿膨脹動力機由一對螺桿轉子、缸體、軸承、同步齒輪、密封組件以及連軸節等組成,氣缸呈兩圓相交的“∞”字形,兩根按一定傳動比反向旋轉相互嚙合螺旋形陰、陽轉子平行置于氣缸中。螺桿膨脹機運
轉過程從吸氣過程開始,氣體在封閉的齒間容積中膨脹做功,最后移至排氣過程。陰、陽螺桿和氣缸之間形成呈“V”字形的齒間容積,其大小隨轉子轉動而變化。圖1為螺桿膨脹動力機發電系統示意圖。
螺桿膨脹動力機工作過程是由吸氣過程、膨脹過程和排氣過程三個過程組成。吸氣過程:高壓氣體由吸氣孔口進入由陰、陽螺桿和氣缸之間形成的“V”字形齒間容積,推動陰、陽螺桿反向旋轉;而齒間容積不斷擴大,當后面一齒切斷進氣孔口時,吸氣過程結束。膨脹過程:在吸氣過程結束后,齒間容積充滿高壓氣體,在壓力差作用下形成一定轉矩,陰、陽螺桿轉子反向旋轉,于是齒間容積不斷擴大,氣體膨脹,螺桿轉子旋轉對外做功;當齒間容積達最大值時,膨脹過程結束。排氣過程:當膨脹過程結束時,齒間容積與排氣孔口接通,將膨脹后的氣體向排氣孔口推趕,氣體經排氣孔口排出,直到齒間
螺桿膨脹動力機技術
及在低溫余熱發電中的應用
上海交通大學機械與動力工程學院余岳峰
江西華電電力有限責任公司胡達鄧金云陳亮樂黃云鄧志強
圖1螺桿膨脹動力機發電系統