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能讓內燃機效率提高6%~9%,這臺“神器”能否改變能源行業的未來?

發布時間:2018-11-07 18:14            

2018年秋末冬初,一個普普通通的日子里,在中國大連港,正有70多個集裝箱正在等待裝船,它們此行的目的地是緬甸,在那里的一個分布式發電站正在等待這批貨物的到來。極少有人知道,這些集裝箱中裝載的設備,會在未來發揮什么樣的作用。

或許此次揚帆起航,正代表著一個幾乎無法評估的全球大市場的開啟,而同樣的設備,在未來也許會進入各行各業,給全球能源市場帶來極為巨大的沖擊和翻天覆地的變化。

新公司旗開得勝

這是樂能國際能源技術有限公司的全球首秀,查閱整個公司的資料就會發現,樂能國際注冊于2018年4月,稱得上是企業界的“初生牛犢”。而作為出道作,籌備這筆發往緬甸的訂單,花了整個公司足足三個月的時間,近乎不眠不休的連軸轉,足以說明整個企業對于這次亮相抱有怎樣的期待,期待自家的產品能夠就此打開一個未來。

“我們是全球第一家,也是唯一一家提供標準化ORC產品的技術型公司?!睒纺車H的總經理對自己的產品充滿了自信,在他的描述中,僅在技術層面,樂能國際就已經完勝其他做同樣市場的競爭對手,雙方甚至不在一個層次上。

樂能國際究竟是一家什么公司呢?打開官網,會看到這樣一段描述:我們專長于為客戶提供標準化、模塊化、快裝型、免維護的高效ORC產品和服務,專注于為客戶提供燃機電站、工業余熱、船舶動力、地熱發電、生物質氣和垃圾填埋氣發電等領域的ORC能源利用方案。根據官網,其中的關鍵詞匯,就是“余熱發電”。

至于為什么會有這樣的自信,先來看看這究竟是一臺什么樣的產品。以這次出口緬甸的設備來舉例,每一臺都四四方方,長寬高是一個標準集裝箱的大小,設備的一頭有四個接口,兩個進口和兩個出口。根據技術人員描述,帶有余熱的水或者水蒸汽從接口進入,經過設備內部一系列的循環操作,冷卻下來的水或者水蒸汽會從接口排出,而在設備的另一端,會接通一根電纜,余熱轉化的電能將由此導出。

“就這么簡單?!睒纺車H的技術總監介紹到,“它最大的優勢之一就是不用二次增加任何能源,連上就能用。也就是說,不再浪費任何能源?!卑凑沼嬎?,平均1.5~3年便可收回投資成本?!拔覀儺a品的設計壽命是20年,首臺設備在德國,已經連續50000小時無故障運行。而且根本不用維護?!?/p>

“我們特意設計成標準集裝箱的大小,上面還有船級社的認證?!毕嚓P技術人員指著設備上的一個標志,“不用拆分,直接就能當做集裝箱,上船起運,十分方便?!?/p>

樂能國際還稱,等設備到了緬甸,自然也不用安裝,直接與發電設備連接在一起,即插即用。這就與傳統的余熱發電技術有了很大的不同,大大減少了現場施工和安裝工作量,真正做到了模塊化,在全球所有企業中,絕無僅有。

樂能國際這樣總結自身產品的優勢:

一、低維護。產品可長時間獨立運行,無需單獨維護;

二、高可靠性。已實現50000小時連續無故障運行;

三、動態平衡。產品采用創新型控制和動態響應技術,自適應調節,在10%-110%負載下可穩定高效運行;

四、自動控制。自啟動、自診斷、自優化,具有遠程控制功能,可以實現無人值守。

五、品質保障。產品采用了世界先進的成熟可靠的工業組件,整機工廠裝配完成調試,其工藝和部件的一致性保證了產品品質,無需現場土建施工,實現即插即用。

來自德國的技術團隊

這項神奇的技術,其實來自于德國。樂能國際全面承接和享有了德國ORCAN ENERGY AG公司的獨創技術,由一群來自慕尼黑大學的專家學者們組成的研發團隊經過十年的不懈努力,才有了如今的ORC,那么,ORC又是什么?

根據資料介紹,ORC是Organic Rankine Cycle的縮寫,中文稱為有機朗肯循環。傳統余熱發電是將工業生產中排出的大量廢氣通過余熱鍋爐,將廢熱進行熱交換回收,產生過熱蒸汽推動汽輪機實現熱能向機械能的轉換,從而帶動發電機發電。

而ORC低溫余熱發電技術與傳統的以水(蒸汽)為循環工質的發電技術最顯著的區別是,采用有機工質(如R123、異丁烷等)作為循環工質來代替水(蒸汽)進行循環。由于有機工質在較低的溫度下就能氣化產生較高的壓力,推動膨脹機做功,故該技術可以利用低溫余熱(廢熱)資源(如:200℃左右煙氣、130℃左右熱水)實現有利用價值的發電。

目前,企業擁有中國知識產權局和歐洲專利局共22項ORC技術專利,獲得德國、英國、意大利、比利時、瑞士、西班牙等歐洲主要國家的低壓、中壓電網接入許可證書;獲得歐洲EUROVENT能效分級體系“A”級認證(最低能耗)和勞氏船級社認證;2016年榮獲漢諾威IF工業設計獎;2016年德國創新獎Top 100。

在ORC發電機組中,工質泵將有機工質液體輸送到預熱器,在預熱器中工質被加熱到飽和狀態。然后,有機工質在蒸發器中被加熱到過熱狀態。有機工質蒸汽驅動膨脹機做功,并帶動發電機輸出電能。在空冷器中,有機工質蒸汽最終液化,并返回工質泵,從而完成整個朗肯循環。

和常規的朗肯循環技術相比,ORC技術具有明顯的優勢:有機介質具有沸點低的特點,因此能對較低溫度熱源有更高的利用效率(小于200℃);有機介質具有密度大、比容小的特點,所需的熱力設備體積??;有機介質在膨脹做功時,從低壓到高壓保持干燥狀態,因此能更有效適應部分負荷運行及大功率變動;缺水地區用空冷器,體積??;有機工質凝固點低(低于-73℃ ),因此在較低溫度下仍能釋放能量,不需要防凍。

而正是這樣的技術,為余熱發電帶來了另一種可能,那就是,真正的低溫余熱發電。

被“浪費”的余熱資源

據樂能國際介紹,我國工業用能中近60~65%的能源可以轉化為余熱資源。余熱分為高、中溫余熱和低溫余熱。其中,低溫余熱(廢熱)是指通過常規蒸汽輪發電機組難以有效利用的余熱資源,比如:低壓飽和蒸汽、汽水混合物、250℃以下溫度的煙氣、熱水等。目前,國內高、中溫余熱發電技術及裝備也得到快速發展,已形成比較完備的產業。然而低溫余熱尚無有效技術對其實現高效利用。

所以,我國余熱資源還有很大的利用空間。目前余熱資源利用最多的國家是美國,它的利用率達60%,歐洲的利用率50%,而我國卻只有30%,之所以差距這么大、利用率如此之低,“就是技術問題?!睒纺車H的技術人員十分肯定。

而從余熱利用的途徑和方法來看,余熱發電是國內應用最廣泛的余熱利用形式之一。而目前的余熱發電,多數還是集中于250℃,甚至300℃以上,事實上,很多的余熱還是被浪費掉了。而樂能國際的設備,最低的發電溫度可以低至90℃,能最大限度地利用資源,避免浪費。

就拿此次的緬甸項目來說,它是全球首個配置ORC的分布式燃氣發電站項目,該項目內容是興建和營運一個總裝機容量為90兆瓦燃氣發電站,將為其中的每一臺內燃機配備一個樂能國際的標準化ORC產品。由于利用了燃氣機排放的高溫煙氣和缸套水的余熱,在不增加任何能耗和一定環境溫度條件下,燃氣機的發電效率能從42.8%提高至50%左右。

“這個項目在業內具有巨大的示范效應?!睒纺車H相關負責人稱,“實際上,我們的設備能將內燃機的能效提高6%~9%,想想看,這是多大的資源節約?!?/p>

無法估量的未來

目前,樂能國際已經可以生產3個批次的多種不同型號的設備,分別應用于遠洋、近海、內陸等各種燃料的船舶,以回收船舶內燃機的缸套水及尾氣余熱;天然氣、煤層氣、混合氣、生物質氣、沼氣等發電站,也可用于城市危險品及城市污泥等垃圾焚燒發電站;工業余熱及工業過程余熱回收再利用,廣泛應用于石油、化工、冶金等領域。

而在分布式電站打響“第一槍”之后,樂能國際將目光投向了各個領域,由于可應用市場之廣泛,樂能國際甚至無法明確估量未來的潛在市場。

“就拿航運來舉例子?!睒纺車H總經理說道,“隨著國際上對環保的要求越來越高,以后的船舶將不再允許燃燒重油,而隨著油品的替換,燃料費用也將大幅度提升。這個時候,內燃機效率每提升一個百分點,就能節約下巨大的成本。不算已有的船舶,每一年的航運市場,光船舶的增量就不下幾萬臺。而我們的產品,就可以安裝在船上直接使用?!?/p>

下一步,樂能國際準備繼續研發,爭取除了水和水蒸汽之外,也能夠盡快實現油品的直接余熱回收,在這背后的石油石化市場,正等待著企業去開發。

目前,我國已經制定了《“十三五”節能環保產業發展規劃》,明確指出,發展節能環保產業,是培育發展新動能、提升綠色競爭力的重大舉措,是補齊資源環境短板、改善生態環境質量的重要支撐,是推進生態文明建設、建設美麗中國的客觀要求。

黨的《十九大報告》中也提到,全面推進節約資源進度,大幅下降能源資源消耗強度,顯著增強和貫徹綠色發展理念的自覺性和主動性。

而隨著各種環保政策的陸續出臺,樂能國際也期待將自家的設備推向各行各業。甚至于,他們已經有了這樣的技術構想:“我們將來也會研發小型的移動式發電設備,安裝在比如大型卡車上,來提升發動機的效率,既省油又發電。甚至可能有一天,設備就像一根手指大小,能夠進入千家萬戶,在家用電器上發揮作用?!?/p>

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