能让内燃机效率提高6%~9%,这台“神器”能否改变能源行业的未来?

发布时间:2018-11-07 18:14            

2018年秋末冬初,一个普普通通的日子里,在中国大连港,正有70多个集装箱正在等待装船,它们此行的目的地是缅甸,在那里的一个分布式发电站正在等待这批货物的到来。极少有人知道,这些集装箱中装载的设备,会在未来发挥什么样的作用。

或许此次扬帆起航,正代表着一个几乎无法评估的全球大市场的开启,而同样的设备,在未来也许会进入各行各业,给全球能源市场带来极为巨大的冲击和翻天覆地的变化。

新公司旗开得胜

这是乐能国际能源技术有限公司的全球首秀,查阅整个公司的资料就会发现,乐能国际注册于2018年4月,称得上是企业界的“初生牛犊”。而作为出道作,筹备这笔发往缅甸的订单,花了整个公司足足三个月的时间,近乎不眠不休的连轴转,足以说明整个企业对于这次亮相抱有怎样的期待,期待自家的产品能够就此打开一个未来。

“我们是全球第一家,也是唯一一家提供标准化ORC产品的技术型公司。”乐能国际的总经理对自己的产品充满了自信,在他的描述中,仅在技术层面,乐能国际就已经完胜其他做同样市场的竞争对手,双方甚至不在一个层次上。

乐能国际究竟是一家什么公司呢?打开官网,会看到这样一段描述:我们专长于为客户提供标准化、模块化、快装型、免维护的高效ORC产品和服务,专注于为客户提供燃机电站、工业余热、船舶动力、地热发电、生物质气和垃圾填埋气发电等领域的ORC能源利用方案。根据官网,其中的关键词汇,就是“余热发电”。

至于为什么会有这样的自信,先来看看这究竟是一台什么样的产品。以这次出口缅甸的设备来举例,每一台都四四方方,长宽高是一个标准集装箱的大小,设备的一头有四个接口,两个进口和两个出口。根据技术人员描述,带有余热的水或者水蒸汽从接口进入,经过设备内部一系列的循环操作,冷却下来的水或者水蒸汽会从接口排出,而在设备的另一端,会接通一根电缆,余热转化的电能将由此导出。

“就这么简单。”乐能国际的技术总监介绍到,“它最大的优势之一就是不用二次增加任何能源,连上就能用。也就是说,不再浪费任何能源。”按照计算,平均1.5~3年便可收回投资成本。“我们产品的设计寿命是20年,首台设备在德国,已经连续50000小时无故障运行。而且根本不用维护。”

“我们特意设计成标准集装箱的大小,上面还有船级社的认证。”相关技术人员指着设备上的一个标志,“不用拆分,直接就能当做集装箱,上船起运,十分方便。”

乐能国际还称,等设备到了缅甸,自然也不用安装,直接与发电设备连接在一起,即插即用。这就与传统的余热发电技术有了很大的不同,大大减少了现场施工和安装工作量,真正做到了模块化,在全球所有企业中,绝无仅有。

乐能国际这样总结自身产品的优势:

一、低维护。产品可长时间独立运行,无需单独维护;

二、高可靠性。已实现50000小时连续无故障运行;

三、动态平衡。产品采用创新型控制和动态响应技术,自适应调节,在10%-110%负载下可稳定高效运行;

四、自动控制。自启动、自诊断、自优化,具有远程控制功能,可以实现无人值守。

五、品质保障。产品采用了世界先进的成熟可靠的工业组件,整机工厂装配完成调试,其工艺和部件的一致性保证了产品品质,无需现场土建施工,实现即插即用。

来自德国的技术团队

这项神奇的技术,其实来自于德国。乐能国际全面承接和享有了德国ORCAN ENERGY AG公司的独创技术,由一群来自慕尼黑大学的专家学者们组成的研发团队经过十年的不懈努力,才有了如今的ORC,那么,ORC又是什么?

根据资料介绍,ORC是Organic Rankine Cycle的缩写,中文称为有机朗肯循环。传统余热发电是将工业生产中排出的大量废气通过余热锅炉,将废热进行热交换回收,产生过热蒸汽推动汽轮机实现热能向机械能的转换,从而带动发电机发电。

而ORC低温余热发电技术与传统的以水(蒸汽)为循环工质的发电技术最显著的区别是,采用有机工质(如R123、异丁烷等)作为循环工质来代替水(蒸汽)进行循环。由于有机工质在较低的温度下就能气化产生较高的压力,推动膨胀机做功,故该技术可以利用低温余热(废热)资源(如:200℃左右烟气、130℃左右热水)实现有利用价值的发电。

目前,企业拥有中国知识产权局和欧洲专利局共22项ORC技术专利,获得德国、英国、意大利、比利时、瑞士、西班牙等欧洲主要国家的低压、中压电网接入许可证书;获得欧洲EUROVENT能效分级体系“A”级认证(最低能耗)和劳氏船级社认证;2016年荣获汉诺威IF工业设计奖;2016年德国创新奖Top 100。

在ORC发电机组中,工质泵将有机工质液体输送到预热器,在预热器中工质被加热到饱和状态。然后,有机工质在蒸发器中被加热到过热状态。有机工质蒸汽驱动膨胀机做功,并带动发电机输出电能。在空冷器中,有机工质蒸汽最终液化,并返回工质泵,从而完成整个朗肯循环。

和常规的朗肯循环技术相比,ORC技术具有明显的优势:有机介质具有沸点低的特点,因此能对较低温度热源有更高的利用效率(小于200℃);有机介质具有密度大、比容小的特点,所需的热力设备体积小;有机介质在膨胀做功时,从低压到高压保持干燥状态,因此能更有效适应部分负荷运行及大功率变动;缺水地区用空冷器,体积小;有机工质凝固点低(低于-73℃ ),因此在较低温度下仍能释放能量,不需要防冻。

而正是这样的技术,为余热发电带来了另一种可能,那就是,真正的低温余热发电。

被“浪费”的余热资源

据乐能国际介绍,我国工业用能中近60~65%的能源可以转化为余热资源。余热分为高、中温余热和低温余热。其中,低温余热(废热)是指通过常规蒸汽轮发电机组难以有效利用的余热资源,比如:低压饱和蒸汽、汽水混合物、250℃以下温度的烟气、热水等。目前,国内高、中温余热发电技术及装备也得到快速发展,已形成比较完备的产业。然而低温余热尚无有效技术对其实现高效利用。

所以,我国余热资源还有很大的利用空间。目前余热资源利用最多的国家是美国,它的利用率达60%,欧洲的利用率50%,而我国却只有30%,之所以差距这么大、利用率如此之低,“就是技术问题。”乐能国际的技术人员十分肯定。

而从余热利用的途径和方法来看,余热发电是国内应用最广泛的余热利用形式之一。而目前的余热发电,多数还是集中于250℃,甚至300℃以上,事实上,很多的余热还是被浪费掉了。而乐能国际的设备,最低的发电温度可以低至90℃,能最大限度地利用资源,避免浪费。

就拿此次的缅甸项目来说,它是全球首个配置ORC的分布式燃气发电站项目,该项目内容是兴建和营运一个总装机容量为90兆瓦燃气发电站,将为其中的每一台内燃机配备一个乐能国际的标准化ORC产品。由于利用了燃气机排放的高温烟气和缸套水的余热,在不增加任何能耗和一定环境温度条件下,燃气机的发电效率能从42.8%提高至50%左右。

“这个项目在业内具有巨大的示范效应。”乐能国际相关负责人称,“实际上,我们的设备能将内燃机的能效提高6%~9%,想想看,这是多大的资源节约。”

无法估量的未来

目前,乐能国际已经可以生产3个批次的多种不同型号的设备,分别应用于远洋、近海、内陆等各种燃料的船舶,以回收船舶内燃机的缸套水及尾气余热;天然气、煤层气、混合气、生物质气、沼气等发电站,也可用于城市危险品及城市污泥等垃圾焚烧发电站;工业余热及工业过程余热回收再利用,广泛应用于石油、化工、冶金等领域。

而在分布式电站打响“第一枪”之后,乐能国际将目光投向了各个领域,由于可应用市场之广泛,乐能国际甚至无法明确估量未来的潜在市场。

“就拿航运来举例子。”乐能国际总经理说道,“随着国际上对环保的要求越来越高,以后的船舶将不再允许燃烧重油,而随着油品的替换,燃料费用也将大幅度提升。这个时候,内燃机效率每提升一个百分点,就能节约下巨大的成本。不算已有的船舶,每一年的航运市场,光船舶的增量就不下几万台。而我们的产品,就可以安装在船上直接使用。”

下一步,乐能国际准备继续研发,争取除了水和水蒸汽之外,也能够尽快实现油品的直接余热回收,在这背后的石油石化市场,正等待着企业去开发。

目前,我国已经制定了《“十三五”节能环保产业发展规划》,明确指出,发展节能环保产业,是培育发展新动能、提升绿色竞争力的重大举措,是补齐资源环境短板、改善生态环境质量的重要支撑,是推进生态文明建设、建设美丽中国的客观要求。

党的《十九大报告》中也提到,全面推进节约资源进度,大幅下降能源资源消耗强度,显著增强和贯彻绿色发展理念的自觉性和主动性。

而随着各种环保政策的陆续出台,乐能国际也期待将自家的设备推向各行各业。甚至于,他们已经有了这样的技术构想:“我们将来也会研发小型的移动式发电设备,安装在比如大型卡车上,来提升发动机的效率,既省油又发电。甚至可能有一天,设备就像一根手指大小,能够进入千家万户,在家用电器上发挥作用。”

Copyright © 2018 武汉流光设备有限公司 鄂ICP备18016868号