发电机能有效地将柴油发电机的低品位废热转化为电能。

Joe Thibedeau是electherm公司的控制系统工程师,他在2019年11月号上发表了一篇文章权力题为从废热中获取能源的创新技术. 这里有一个摘要,点击上面的链接获取全文。

位于阿拉斯加偏远阿留申群岛的荷兰港口发电厂运行着几台柴油发电机组来发电。那里的电费是北美最高的,大约是美国全国平均水平0.12美元/千瓦时的四倍。

以山为背景的水体。阿勒泰群岛,AK
这座荷兰港口发电厂位于阿拉斯加偏远的阿留申群岛,为人口约5000人的城市Unalaska提供电力。

为了利用之前未开发的发电机组余热,Unalaska市和阿拉斯加能源管理局在2014年购买了三座有机Rankine循环(ORC)发电机。这些发电机在温度低至170华氏度的情况下捕获余热,再加上45华氏度的海水冷却回路,这三个机组提供了大约75千瓦的总功率。

electrattherm POWER+发电机系统由AutomationDirect可编程逻辑控制器(PLC)控制,并使用AutomationDirect人机界面(HMI),操作员可以查看和调整操作。

温暖、绿色的历史

典型的使用柴油或天然气往复发动机的固定发电机只将大约33%的燃料能量转化为电能,剩下的能量作为废热损失。回收废热并将其转化为电能可以提高工厂的整体效率。在过去,很少有商业化的选择。

如今,ElectraTherm已在全球部署了70多个发电系统。他们的设计和相关的专利技术可靠地将废热转化为动力。

利用发电机管理余热
功率+发电机4400产生高达75千瓦,是理想的低流量废热。在这幅图中,操作员使用人机界面监视单元操作。礼节:ElectraTherm

兽人进程

由于发动机废热太低,无法驱动蒸汽机,ElectraTherm采用了ORC技术,这一过程与蒸汽机中使用的过程类似。

与ORC技术的主要区别在于,蒸汽机中使用的水被沸点低得多的液体所取代。ORC过程就像一台反向运行的冰箱,利用热流来发电。

用替代的低沸点液体代替水和蒸汽可以使传统朗肯循环的改进版本有效地将废热转化为动力。

ORC工艺与蒸汽机相似,但用低沸点工作液代替水。

双螺钉提供多种好处

ElectraTherm在其热发电系统中使用了双螺杆膨胀机,而不是径向或轴向涡轮技术。其优点包括工作速度低,设计简单紧凑,不需要齿轮箱或油泵。除了机械方面的优点外,这些特性还简化了所需的自动化。

自动化系统

电源+发电机设计为自动运行,所需的最终用户监督或监督最少。一旦启动,PLC中的比例积分微分(PID)功能将系统功率输出保持在设定点。

选择PLC是因为它的可扩展性、PID控制功能和易用性。选择AutomationDirect组件的另一个原因是其增值转销商Quantum Automation的支持。在将新的自动化系统集成到发电机的整个过程中,该公司为初步设计和支持提供了帮助。

PLC控制工作流体供给泵、安全阀和各种其他子系统和现场连接的设备。温度、压力和功率变送器由PLC监控和控制,PLC的PID回路控制功能自动调整,快速提供接近最优的回路设置。

HMI的选择是基于易用性、数据记录的可用性、上传功能和低成本。除了图形显示功能,它还提供报警、远程访问、逻辑、数学和支持多种通信协议。可以在本地或远程查看机器状态。

自动直接plc
自动直接可编程逻辑控制器(PLC)控制着电气公司的发电机组。礼节:ElectraTherm

提高效率

阿拉斯加能源局估计,通过使用电力+发电机系统将废热转化为电力,每年可节省能源约10万美元。除了发电的好处外,这些系统还减少了发电机和发动机的冷却负荷,提高了效率。自动直接PLC和HMI控制对于可靠的系统运行至关重要。

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