联系人：谭荣辉  ，联系电话：15979042090

地热发电机组已在西藏羊八井地热电站、羊易地热电站、云南瑞丽地热电站等地方投运。

一、公司简介

江西华电公司成立于1995年，是一家主要从事中低温余热发电装备及新技术产品的研发、制造和应用服务为一体的国家高新技术公司，是提供新能源发电和低温余热发电整体解决方案的“技术设备商和电力运营商”，公司主要产品-螺杆膨胀机已成功应用于电力、钢铁、冶金、石油石化、煤化工、冶金、印染、水泥、玻璃、造纸煤矿低浓度瓦斯综合利用等行业，并在多个区域、行业建立节能减排项目平台，目前在国内外投运400多台套机组，为用户节约了大量的能源。

国内唯一专业从事研发、制造螺杆膨胀机的公司。

国内唯一参与制定螺杆膨胀机国家标准的公司。

国家科技部批准的“国家螺杆膨胀机高新技术产业化基地”。

国家标准化管理委员会批准“全国螺杆膨胀发电机标准化技术委员会（TC）”秘书处承担单位（标委办综合【2009】110号）。

国家能源局 批准“新能源与低温余热发电技术研究中心”（发改投资2012【2772】号

国家知识产权局 授予公司“中国zhuanli金奖”（2009年），批准公司为“企事业知识产权试点单位”（2010年）。

联合国工业组织授予“蓝天奖”。

国家发改委和财政部、国家工信部公告的 “节能服务公司”资质。

单机功率可做到5kW到3000kW，螺杆直径从80mm到1000mm，拥有三个系列，十种规格螺杆膨胀机技术标准体系，适合工业余热不同工况参数运行。

二、产品原理及特点

1.   结构特征

螺杆膨胀机组结构简单，基本构造由一对阴阳转子、支撑轴承、密封、调节阀、快速关断阀和机壳体组成。

2.    工作原理

螺杆膨胀机作功由进气、膨胀、排气三个过程组成。它的基本结构是由一对阴、阳螺杆转子和机壳体组成。热流体（蒸汽或汽液两相流体）进入螺杆齿槽入口，热流体的体积膨胀能量推动螺杆转子旋转，齿槽容积增加，流体降压膨胀作功，最后从齿槽出口排出，实现能量转换。螺杆膨胀机功率从螺杆转子输出，驱动发电机发电或驱动负载节电。

3.    技术优点

中低温：螺杆膨胀机技术是当今唯一能直接利用过热蒸汽、饱和蒸汽、湿蒸汽及热水热液新型动力机，是中低温（余热废热、地热、光热和生物质热）发电技术的重大突破，是利用中低温热能发电的优选技术；

高效率：“高效型机组”的等熵效率可维持较高水平（65-85％），发电效率比传统螺杆膨胀机提高10％－40％；

频启停：螺杆膨胀机是容积式发电机组，转子的结构就决定其设计时需要面对交变应力，起停对设备影响较小；

高收益：“高效型机组”机组流通量大，设备占地小、低成本（无需蒸汽去湿系统、过热装置或低温工质系统来回收发电，成本低于常规发电系统20%以上）、发电效率高、可集装箱式安装、运行可靠安全、能自洁除垢、运维成本低等特点使其收益高于其他发电系统；

吃粗粮：机组允许热源参数（压力、温度和流量）大范围变化波动，可实现常规“朗肯循环”也可实现“三角循环”(OTFC)方式发电；

分布式：机组的发电功率覆盖1kW至3MW系列，可实现小机组高效率的分布式运行，可较好利用小规模跑冒滴漏，资源不集中的生物质、垃圾焚烧、地热井等发电实现井口发电，建设分布式地热电站应是比较好的建设方式，减少管线布置，减少热损失，缩短建设周期，并可以尽快回收投资资金。

碳减排：利用新能源热能和工业废热，无需增加能耗和排放实现发电，减少污染排放（每MW装机年约减排15吨NOx、41吨SOx和5,988吨CO2），可申请CDM项目。

4.     与常规工业汽轮机对比

三、地热回收工艺路线

四、当前三种地热发电技术应用比较

地热资源是地球潜力巨大的可再生能源，但是地热具有一些客观情况，就是水热型地热都是以汽水混合体形态提供，普遍存在结垢、腐蚀和冲刷，而且地热压力、温度和干度参数波动衰竭不稳定，导致地热发电产业投资大、电站规模小、运维成本高等局限。下面对当前三种地热发电技术（汽轮机发电技术、有机工质双循环发电技术、全流发电技术）的应用特性进行分析比较：

1.     地热发电系统比较

全流发电技术：系统最简单，可以采用分布式地热发电机组布置。该技术属于我国自主拥有的国际上领先技术，系统依靠螺杆膨胀机汽水直接进入做功的优势，无需复杂管网辅机等设备，对地热资源适应最强，运维简单。

图1、全流地热发电技术系统（螺杆膨胀机发电技术）

常规汽轮机技术：系统相对简单，运行稳定性受地热资源干扰大，分离出蒸汽湿度影响汽轮机安全运行，系统设备需定期除垢等复杂维护工作。

图2、地热汽轮机发电系统

有机工质双循环技术（ORC）：系统最复杂，投资成本最高、维护最高。另外，有机工质的泄漏对环境存在污染风险，运维复杂。                           

图3、有机工质双循环技术（ORC）系统

2.     项目投资成本

全流发电技术：发电系统设备投资成本为6,000元-8,000元/千瓦，是最具竞争力的技术，可以“一井一机”布置结构。

常规汽轮机技术：发电系统设备投资成本为7,000元-8,500元/千瓦，需新建主厂房，每口地热井配套闪蒸汽水分离器，再通过较长汽水管线将分离出的蒸汽送至电站，安装及配套土建工程量大。

有机工质双循环技术（ORC）：发电系统设备投资成本为10,000元-15,000元/千瓦，需要较长地热流体管线到电站，系统有机工质循环量大，相关设备复杂，项目综合投资成本高。

                                          图4、羊八井地热电站（汽轮机技术）管网    

                                          图5、羊易地热电站（全流发电技术）管网

3.     运行维护成本

全流发电技术：由于系统简单、设备少，主要设备螺杆膨胀机正常运行10 年内无大修，每年仅需小修检查轴承和机封运行，而且维护人员和设备要求不高，小修工期约一周时间，维护简单方便。一般为0.05-0.15元/度电。

常规汽轮机技术：地热蒸汽来自地热流体分离，导致汽轮机叶片结垢、蒸汽压力不足引起振动等情况，机组需要定期大小修（一般半年或一年），检修队伍必须专业，检修工期一般15天以上，检修设备也有较高要求。一般为0.15-0.25元/度电。

有机工质双循环技术（ORC）：系统复杂、设备多和运营要求高，不仅地热流体换热结垢问题需要定期维护，而且全系统密闭性控制要求高，特别是采用有爆燃、毒性、密度高的有机工质（1MW机组每年补充以吨计算的有机工质），安全监控更严格以避免恶性生产事故。一般为0.30-0.40元/度电。

4.     发电系统安装情况

全流发电技术：可采用整装的集装式发电机组结构，户外井口就近放置，无需新建厂房。如果地热资源情况变化，机组可随地热井变更移动。

常规汽轮机技术：需建设发电机组厂房，一般远离地热井区，运行时不同地热井并联后经过输送管网至电站，安装工程量大，机组落成后不能移动。

有机工质双循环技术（ORC）：灵活性差，辅机设备较多，安装工程量大以及安装要求高，因有机工质泄漏原因一般要求循环系统设备露天安装，设备多而且承受露天风吹雨打的要求，增加运维复杂要求。机组落成后，不能移动。

                                             图6、云南瑞丽地热电站（多台全流集装式发电机组）  

                                                图7、西藏羊八井地热电站（汽轮机发电）

5.     地热资源适应性情况

全流发电技术：螺杆膨胀机不怕热流体结垢等问题，阴阳螺杆转子能除垢自洁。如果地热资源波动，可以在进口压力、温度和流量较大范围变化的情况下，维持正常稳定发电，除了发电功率变动外，不会产生安全性问题。

图8、全流发电技术中阴阳螺杆转子具有除垢自洁功能

常规汽轮机技术：地热资源波动对发电系统影响很大，如果实际资源低于设计工况50%，则振动大无法正常运行。机组容易结垢，如果结垢可能造成安全事故，影响发电效率。

                                              图9、地热汽轮机叶片结垢     

                                           图10、地热汽轮机叶片冲刷断裂

有机工质双循环技术（ORC）：地热流体通过蒸发器加热有机工质成蒸汽，如果地热流体结垢腐蚀性强，必将影响蒸发器正常换热进而影响机组的发电运行。由此，地热资源相对稳定情况下，ORC发电机组运行也会波动不稳定；如果地热资源发生波动，则对ORC机组运行影响更大。

6.     发电效率

全流发电技术可以较充分利用井口地热能的㶲发电；常规汽轮机发电技术因为需要闪蒸出蒸汽而无法提高进口参数，而且多口井合并只能利用最低井参数作为设计值发电，所以发电效率无法提高；有机工质双循环发电技术（ORC）只能利用蒸发温度一个点以上的热能发电，其余只能排放浪费。

相比而言，全流发电技术的发电效率比汽轮机技术要高10-20%，比有机工质双循环发电技术高15-25%水平。如果地热井温度降低到120℃以内，则全流发电技术的发电效率比有机工质双循环发电技术相差会减少（相差1-5%），地热温度越低则相差越小。

7.     环保安全性

全流发电技术与常规汽轮机发电技术，在环保安全性方面相差不大；但是有机工质双循环发电技术存在明显的风险，有机工质存在的泄露，会破坏大气臭氧层，且有的工质存在一定毒性、可燃性，有的无色无味却比空气密度大，泄漏后留到低洼处或者工作井内，存在运行巡检人员窒息风险等。

8、国内地热运行案例

全流发电技术：西藏羊八井、西藏羊易、云南瑞丽，我国已十年以上。

常规汽轮机发电技术：西藏羊八井。

有机工质双循环技术（ORC）：西藏羊易。

综上所述，从发电系统、项目投资、运行维护成本、安装情况、地热资源适应性情况、发电效率以及环保安全性等方面，对分布式全流螺杆膨胀机发电技术、常规汽轮机发电技术和有机工质双循环发电技术（ORC）进行了初步的分析比较，可以看出分布式全流地热发电技术具有明显的优势，特别适合于地热资源较散、经济性比较苛刻的地热发电项目。

常规汽轮机发电技术和有机工质双循环发电技术，一般对于装机规模较大的大型地热田资源，可能列入采纳方案，这种地热电站国际上一般建设周期平均达七年左右。对于不断完善和资源较小的地热资源，推荐采用“一井一机”的分布式全流地热发电技术，不仅系统简单、建设周期短、发电效益高，而且资源适应性特别强，成熟度也很高，是我国自主知识产权的领先地热发电新技术。我们相信，随着全流螺杆膨胀机发电技术的不断发展，结合在发电收益、环保安全和社会效益等方面显著的优势，将给地热发电产业带来新的前景。