酯化蒸汽ORC技術應用案例

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酯化蒸汽ORC技術應用案例化纖是紡織纖維的一類。紡織纖維可分為：天然纖維和化學纖維。化學纖維是用天然的或合成的高分子化合物作原料，經過化學和物理方法加工而製得得纖維的統稱。因所用高分子化合物的來源不同，可分為人造纖維和合成纖維兩大類。

目錄

一、背景

化纖是紡織纖維的一類。紡織纖維可分為：天然纖維和化學纖維。化學纖維是用天然的或合成的高分子化合物作原料，經過化學和物理方法加工而製得得纖維的統稱。因所用高分子化合物的來源不同，可分為人造纖維和合成纖維兩大類。聚酯纖維（PET），俗稱「滌綸」，是重要的合成纖維，由甲苯二甲酸（PTA）和乙二醇（MEG）縮聚而成，即聚對苯二甲酸乙二酯，屬於高分子化合物。聚酯是製造纖維、瓶類、薄膜以及工程塑料的重要原料。聚酯下游產品主要為滌綸長絲、短纖、切片（包括纖維切片、瓶用切片和薄膜切片）。滌綸是合成纖維中的一個重要品種，是我國聚酯纖維的商品名稱。

目前聚酯纖維行業隨着國際和國內形勢的變化，國內出現大規模聚酯項目的投產，尤其是2021年上半年出現了大幅增加。主要得益於我國聚酯工業產品需要增長和隨着發達國家退出聚酯以及疫情影響全球產量。目前我國已成為全球聚酯生產中心，也是目前世界上產量最高、用量最大、用途最廣泛的高分子合成材料。

酯化蒸汽餘熱利用是降低聚酯能耗的關鍵手段，並已成為新建聚酯裝置的標準配置。中國化學纖維工業協會在「十四五」期間重點推介的節能減排技術里已提出聚酯裝置餘熱充分利用集成技術。聚酯裝置產生的主要餘熱聚酯蒸汽溫度和壓力都較低，利用難度較大，而使用ORC發電可全年回收利用酯化蒸汽中的低溫餘熱，將熱能轉換為電能，是聚酯餘熱利用的重要方式。

二、應用案例

1.項目概述

南京天加熱能技術有限公司（天加）ORC已成功應用於浙江桐昆集團的改造及新建項目中，實現了聚酯蒸汽餘熱的高效利用。本項目熱源引入點為酯化蒸汽主管道（進入空冷器前），將酯化蒸汽引至ORC撬裝化發電機組蒸發器進、出口法蘭附近；冷源引自原循環水管網，引至ORC撬裝化機組冷凝器進出口法蘭附近。整個發電系統主要由酯化蒸汽系統、ORC發電系統和冷卻水系統三部分組成。

（1）酯化蒸汽系統

溫度~102℃，壓力~80KPa（G）,流量23t/h的酯化蒸汽通過管路輸送至ORC發電機組，利用其熱量發電，發電後的酯化蒸汽冷凝為~80℃凝水，凝水輸送至指定位置。

（2）ORC發電系統

有機工質在蒸發器殼程被蒸汽加熱後，由液體變成氣體完成升壓，進入透平做功；做功後的有機工質氣體壓力下降，溫度降低，進入冷凝器殼程，經循環水冷凝成液體，溫度降至 40℃左右，液體由工質泵送入蒸發器循環使用。蒸發器液位由工質泵自動控制，保持系統熱量平衡，工質泵採用變頻控制。

（3）冷卻水系統

本項目冷卻系統採用水冷，從循環水管網來的冷卻水進入冷凝器，對透平出口低壓蒸汽工質進行冷卻，使低壓蒸汽工質冷凝為液體，冷卻水升溫後回到冷卻塔冷卻，經冷卻水泵增壓後，再進入冷凝器，完成冷卻水系統循環。

本項目可以根據主生產裝置的負荷情況進行調節發電能力，發電負荷適應範圍30%~100%。

2.主要效益

本項目聚酯蒸汽在原工藝流程中需要使用外部冷卻，使用ORC後不再需要外部冷卻，降低了系統的能耗；同時，產生的電力供生產使用，具有較高的經濟及環境效益。本項目發電系統採用低溫ORC地熱發電系統，裝機容量6440kW，本項目根據熱源實際淨髮電量約4420.6萬度（按年運行8000小時計），節約標煤約17687噸，減排二氧化碳約44068噸。

三、技術要點

1.核心設備及主要部件完全擁有自主知識產權。

ORC在國外起步較早，世界知名設計製造企業均在美國和歐洲，加之我國在地熱乾熱岩開發利用方面投入不足，關鍵技術和核心設備一直被國外掌握。針對這一問題，天加先後收購美國和意大利的世界頂尖ORC技術，並組織進行國產化改造，在提高ORC製造水平的同時，大大拉近了我國與全球領先的差距。天加PC280標準設備以及EXERGY定製設備具有非常高的系統效率，出色的密封性能保證系統長期穩定，已在國內外多個地熱及工業餘熱項目中成功使用。

2.ORC核心技術全球領先

透平膨脹機是ORC發電系統的核心，天加徑向離心透平（ROT）技術獨樹一幟，經市場驗證，已占領歐洲多個市場並領先，其主要特點在於其將有機工質中能量轉化為機械能的過程中比市場上現有的透平技術效率更高。傳統透平只可以進入同一種壓力的有機工質蒸汽，但天加ROT可以在同一個透平上，通過優化的設計，接受不同壓力的蒸汽，該技術可為客戶大幅降低投資成本。ROT技術獨有的機械組件，集成了機組運行所必須的易損件，可將系統保養時間從1周降低至5小時內完成。除以上特點外，天加還擁有國內外研發中心，可保障系統更好的匹配項目現場情況。

3.建立ORC生產基地，形成全面的技術集成和成套設備供應能力。

天加建立了專業的ORC生產基地，生產規模全球領先。生產線採用全自動焊接，高精度結構組裝，MW級ORC機組測試台，保證產品無缺陷，整個ORC系統的設計和製造完全實現了自主，形成了全面的技術集成和成套設備供應能力。

四、應用前景

目前聚酯纖維行業隨着國際和國內形勢的變化，國內出現大規模聚酯項目的投產，尤其是2021年上半年出現了大幅增加。主要得益於我國聚酯工業產品需要增長和隨着發達國家退出聚酯以及疫情影響全球產量。目前我國已成為全球聚酯生產中心，也是目前世界上產量最高、用量最大、用途最廣泛的高分子合成材料。

中國化學纖維工業協會在「十四五」期間重點推介的節能減排技術里已提出聚酯裝置餘熱充分利用集成技術。根據酯化蒸汽的參數可以看出這部分熱量屬於典型的低溫熱源，目前主要的回收利用方式有以下幾種：①用作夏季溴化鋰制冷機組熱源；②用作冬季採暖或空調熱源；③用作全年ORC發電機組熱源。對於酯化蒸汽的回收利用，夏季使用溴化鋰製冷，冬季用於採暖，利用ORC發電機組作為負荷調節和熱量充分利用的最終手段，在聚酯行業內已成功運行了多套成熟的裝備。在行業內也得到了大量的推廣和應用，聚酯蒸汽熱量的充分利用對於降低系統能耗具有非常重要的作用和意義。