應(yīng)對(duì)氣候變化的措施有很多種，使用可再生能源便是其中之一。另外一種非常重要的手段是回收工業(yè)生產(chǎn)中釋放的工業(yè)氣體，但現(xiàn)狀是這些工業(yè)氣體往往被直接排放至大氣中。
“很多工業(yè)流程中使用的工業(yè)氣體都被直接排放至大氣。我們?cè)镜挠?jì)劃是開(kāi)發(fā)一種可以利用這些氣體的方法”，德派首席運(yùn)營(yíng)官Rolf Pfeiffer博士說(shuō)，“回收工業(yè)氣體并不是一個(gè)全新的創(chuàng)意，我們的創(chuàng)新之處在于采用了一個(gè)小巧、緊湊的分散式能量回收系統(tǒng)，即便是5至200千瓦的殘留能量也能被有效轉(zhuǎn)化為電能”。德派GET渦輪發(fā)電機(jī)可以應(yīng)用于任何產(chǎn)生工業(yè)廢能的場(chǎng)所。
2011年，拜羅伊特大學(xué)、東巴伐利亞技術(shù)學(xué)院安貝格魏登分院 (OTH) 和德派舒爾茨有限公司共同啟動(dòng)了一項(xiàng)由巴伐利亞研究基金贊助的聯(lián)合研究計(jì)劃。計(jì)劃的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種能源再利用的方法。三方已經(jīng)成功將廢熱高效地轉(zhuǎn)化為電能。
如果剩余的勢(shì)能以熱量而非壓力形式存在，則只能通過(guò)ORC循環(huán)等閉式回路法使用。在此基礎(chǔ)上，三方開(kāi)發(fā)了一個(gè)ORC循環(huán)測(cè)試設(shè)施，并且已經(jīng)在拜羅伊特大學(xué)能源技術(shù)中心完成了安裝和測(cè)試。與卓越中心合作的第二個(gè)研究項(xiàng)目(2015-2016)主要針對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)(KoKWK)，進(jìn)一步優(yōu)化了系統(tǒng)和德派提供的核心渦輪發(fā)電機(jī)組，從而再次大幅提高了轉(zhuǎn)化效率。
德派與其它合作方在拜羅伊特大學(xué)共同舉辦了一次客戶發(fā)布會(huì)，對(duì)開(kāi)發(fā)成果進(jìn)行了展示；顒(dòng)當(dāng)天，與會(huì)者現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)了ORC循環(huán)測(cè)試發(fā)電機(jī)，熟悉了具體的流程，對(duì)一體式GET渦輪發(fā)電機(jī)也有了更深的認(rèn)識(shí)和了解。
德派GET渦輪發(fā)電機(jī)
發(fā)電機(jī)外形緊湊，包含一臺(tái)微膨脹渦輪并安裝有利用氣體發(fā)電的發(fā)電機(jī)。不含電氣控制柜時(shí)，渦輪發(fā)電機(jī)的大小相當(dāng)于一個(gè)小型鞋柜，可以安裝在任何將氣體從高壓區(qū)輸送至低壓區(qū)的位置。這種轉(zhuǎn)化過(guò)程中釋放的壓力能量很少被利用，造成了大量的能源浪費(fèi)。
創(chuàng)新的GET渦輪發(fā)電機(jī)可將工藝流體中的能量轉(zhuǎn)化為電能。氣體進(jìn)入渦輪后，被噴氣機(jī)壓縮、加速，進(jìn)而接觸渦輪機(jī)葉輪，釋放能量。這種動(dòng)能隨后在發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)化為電能。在這一創(chuàng)新系統(tǒng)中，渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)共用一個(gè)軸，構(gòu)成了一個(gè)緊湊的單元。這樣，當(dāng)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子也同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。
德派GET渦輪發(fā)電機(jī)提供5 kW、30 kW、60 kW、120 kW和175 kW五種功率等級(jí)，可根據(jù)具體的工藝要求單獨(dú)配置。需要為流體機(jī)械布局和每種渦輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)定義具體的處理參數(shù)：介質(zhì)類型、進(jìn)口壓力、出口壓力、質(zhì)量流以及進(jìn)出口溫度。德派專家還要求提供有關(guān)應(yīng)用和處理?xiàng)l件的精確描述。
德派GET渦輪發(fā)電機(jī)（5 kW）
專門(mén)開(kāi)發(fā)的渦輪機(jī)計(jì)算模型可以為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師提供輔助。模型與材料數(shù)據(jù)庫(kù)連接，可確定不同操作點(diǎn)處不同工藝流體的流體特性。另外，還在軟件中集成了損耗模型，并且經(jīng)過(guò)了測(cè)量讀數(shù)的驗(yàn)證。因此，它可以精確測(cè)定流體輸送組件的幾何結(jié)構(gòu)。計(jì)算工具經(jīng)過(guò)持續(xù)性的調(diào)整和完善，可快速高效地確定性能參數(shù)。這樣便可以幫助客戶大幅減少時(shí)間和成本。渦輪計(jì)算模型不僅支持單級(jí)軸流式渦輪機(jī)的流體機(jī)械設(shè)計(jì)，還可以用于計(jì)算雙級(jí)軸流式渦輪機(jī)，即柯蒂斯汽輪機(jī)，以及懸臂渦輪機(jī)。
廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域
GET渦輪發(fā)電機(jī)可同時(shí)用于開(kāi)放式和封閉式流程。它可以設(shè)計(jì)用于不同的介質(zhì)，例如壓縮空氣、天然氣、二氧化碳、氮?dú)狻h(huán)戊烷或R245fa、R134a以及類似的冷卻劑。例如，在拜羅伊特的ORC循環(huán)測(cè)試系統(tǒng)中，硅氧烷組中的六甲基二硅氧烷是被蒸發(fā)掉的。Rolf Pfeiffer博士說(shuō)：“我們的能量回收系統(tǒng)可直接將工業(yè)氣體轉(zhuǎn)化為能量，也可將我們的GET設(shè)備集成至ORC循環(huán)流程中，間接使用余熱。
使用德派渦輪發(fā)電機(jī)的能量回收系統(tǒng)可用于眾多不同的應(yīng)用領(lǐng)域，比如將天然氣輸送至數(shù)千公里之外時(shí)，可采納 GET解決方案，實(shí)現(xiàn)理想的能量再利用應(yīng)用選項(xiàng)。其中最大的挑戰(zhàn)之一是滿足防爆保護(hù)的高規(guī)格要求，以及多種審批監(jiān)管，這些指令都是2017年首次執(zhí)行。因此，GET渦輪可用于公共設(shè)施氣體分配站：氣體在通過(guò)管線輸送后被壓縮至較低的壓力等級(jí)。擴(kuò)展器將壓力轉(zhuǎn)化時(shí)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能。
熱能也能以自然形式存在（地?zé)崮埽。地下深處的熱水?00 – 180°C）散發(fā)的熱量被輸送ORC循環(huán)中的熱交換器。余熱一般在熱水經(jīng)另外一個(gè)鉆孔回流至地下前饋送至區(qū)域加熱網(wǎng)。
固定應(yīng)用（CHP、船用發(fā)動(dòng)機(jī)）中的熱源也可用于ORC循環(huán)中；旧先魏蝺(nèi)燃機(jī)的熱量都可在安裝渦輪機(jī)后使用。即使非常高效的內(nèi)燃機(jī)也只能將燃料的三分之一的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械功。剩余60%的能量以廢熱的形式進(jìn)入廢氣或冷卻水中。利用這些廢熱的方法之一是采用循環(huán)流程，渦輪發(fā)電機(jī)是這一流程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)；厥盏碾娔芸晒┢渌哪茉O(shè)備使用，從而大幅提高整體能效。
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