Die Stromerzeugung durch den organischen Rankine-Zyklus (ORGANIC RANKINE CYCLE, kurz ORC) ist ein Prozess, bei dem über einen Wärmetauscher Wärme aus Abwärme (z. B. Heißwasser, Dampf, Wasserdampf usw.) aufgenommen, durch Expansion in einem Expander Arbeit verrichtet und dadurch ein Generator zur Stromerzeugung angetrieben wird.
Die von Xiangtan Electric Manufacturing (XEMC) entwickelten ORC-Abwärmekraftwerke der Leistungsklassen 125 kW, 315 kW und 500 kW mit vollständig eigenem geistigen Eigentum haben den industriellen Betriebstest abgeschlossen und laufen stabil mit Stromerzeugung. Der thermoelektrische Wirkungsgrad erreicht ein in dieser Klasse führendes Niveau und füllt die technologische Lücke Chinas im Bereich der industriellen Abwärmerückgewinnung und -nutzung.
Technische Vorteile
Hochgeschwindigkeits-Linearlagertechnologie
Durch den Einsatz einer neuartigen Hochgeschwindigkeits-Linearlagerkonstruktion, kombiniert mit Kalt- und Warmzustands-Regelungstechnik, passt sich das Lager während des Betriebs selbstadaptiv an. Der Wirkungsgrad wird um etwa 20 % gesteigert, die Drehzahl erreicht bis zu 12.000 U/min, und die Lagerbelastung wird über das Hochgeschwindigkeitslager aufgenommen.
Direktantriebs-Permanentmagnet-Generatortechnologie mit Hochgeschwindigkeits-Turbinenexpansionsrad
Der Turbinenexpander ist mit mehr als fünf Stufen ausgeführt. Das neuartige Laufrad des Hochgeschwindigkeits-Turbinenexpansionsrads erreicht durch kontinuierliche Anpassung an die Betriebsbedingungen und Iteration einen hohen isentropen Wirkungsgrad, läuft stabil und erzielt eine hohe Effizienzausnutzung. Turbinenlager, Expansionsrad, Gesamtaggregat und Permanentmagnetgenerator sind in einem Direktantriebskonzept integriert.
Hocheffiziente Wärmetauschertechnologie für Tieftemperatur-Wärmeübertragung
Durch die Untersuchung der Medien mit unterschiedlichen Werkstückparametern, der Eintrittstemperatur des Wärmetauschers, des Abfallverhaltens und Drucks der Temperaturdifferenz zwischen Wärmeübertragungsfluid und Arbeitsmedium sowie der Technologie für maximale Wärmerückgewinnungseffizienz wird bei weiterer Reduzierung der Wärmemenge des Arbeitsmediums die Maximierung der System-Wärmeübertragungseffizienz erreicht.
Integrierte Konstruktionstechnologie von Hochgeschwindigkeits-Permanentmagnetgenerator und Frequenzumrichter
Durch die Optimierung des Generatorinneren, den Einsatz von WH-Magnetlagern und die Auslegung mit drehzahlgeregeltem Motor wird das Problem der Frequenzumrichter-Drehzahlregelung aus Systemperspektive gelöst, einschließlich Rotor, statischen Schlüsselkomponenten und Montagestruktur. Durch die integrierte Technologie von Turbinen-WH-Generator und Frequenzumrichter sowie den Einsatz fortschrittlicher Frequenzumrichter-Leistungsmodule können Arbeitsgeräusche und elektromagnetische Strahlung erheblich reduziert und der Platzbedarf für Motorkomponenten verringert werden. Der vollständig gekapselte Frequenzumrichter ist mit Staub- und Wasserschutzmaßnahmen ausgestattet.
Wirtschaftlicher Nutzen
Nach der Investition des Betreibers in dieses System können die ursprünglich in die Atmosphäre abgegebenen Abwärmeressourcen genutzt und in hochwertige elektrische Energie umgewandelt werden, die dem Betreiber zur Verfügung steht. Dadurch werden die Stromkosten gesenkt, der spezifische Energieverbrauch pro Produkteinheit reduziert und die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte erhöht.
In der Regel kann der Betreiber nach der Investition in dieses System die Kosten innerhalb von 3–5 Jahren amortisieren.
Reduzierung der Stromkosten
Senkung des spezifischen Energieverbrauchs pro Produkteinheit
Steigerung der Produktwettbewerbsfähigkeit
Anwendungsbereich
Stahlmetallurgie
Glas und Baustoffe
Petrochemie
Das ORC-System mit Hochgeschwindigkeits-Elektromagnetlagertechnologie kann umfassend für die Abwärmerückgewinnung und Stromerzeugung in energieintensiven Branchen wie Stahlmetallurgie, Glas und Baustoffen sowie Petrochemie eingesetzt werden. Minimale anwendbare Wärmequellentemperatur: Abwasser mit Druckentlastung ≥ 120 °C; Wasserdampf ≥ 120 °C; Dampf ≥ 220 °C.
