跟着化石动力消耗殆尽，支撑世界经济高速展开的动力供给日益严峻，动力不合理运用引发的环境问题也更加严峻，动力危机和环境污染已成为约束全球经济展开和困扰人类日子的导火线。我国是动力出产和动力消费大国，经济展开依赖于动力。在动力问题日益严峻的新形势下，节省资源与环境保护对动力的高效运用提出了更高要求。因而，改动动力传统运用技能，进步动力运用功率对我国经济展开和环境保护具有重要意义。
动力运用功率低已成为我国动力供需严峻的重要原因之一。我国每吨规范煤的产出功率仅相当于日本的10.3%、美国的28.6%。在工业用能中，有近60~65%的动力转化成为余热资源，若对其合理运用可大幅进步动力运用功率。现在美国是余热运用最多的国家，运用率达60%，欧洲的运用率是50%，我国只要30%.所以，我国在余热余能运用范畴仍有很大的展开空间。我国余热余能运用首要以余热锅炉匹配汽轮机所组成的汽轮机发电体系为主。尽管这种技能已在钢铁、冶金等含有中高温废热蒸汽的职业得到了运用，但在中低温余热废气资源范畴运用尚不广泛。由往复式内燃机和螺杆胀大机两种关键设备为根底的余热废气利用体系，逐渐以适用规划广、灵敏性强、性价比高级技能特色被商场所认可，成为低温余热废气利用的重要途径。
1、往复式内燃机组废气利用技能
在工业废气中，受气源质量、可运用规划、设备造价等多方面要素约束，煤层气(地上钻井挖掘的煤层气、煤矿抽放瓦斯)、焦炉煤气、锻炼尾气(炼铁高炉煤气和炼钢转炉煤气)、低浓度瓦斯、油田伴气愤的收回运用、高炉和转炉煤气收回发电、低温余热发电等余热余能发电技能。可见，十二五时期大力展开余热余能发电技能将对处理日益严峻的节能减排方针大有裨益。因而，有必要展开低温余热废气运用技能研究，广泛调研运用事例，堆集丰厚实践经验，为进一步进步设备牢靠性、技能安稳性及推广运用奠定根底。
关键词：小型发电设备 余热废气运用 技能剖析沼气、秸秆气、炭黑气、炼化尾气、油母页岩气以及无法外输的石油伴气愤等可燃废气并不合适燃气轮机和蒸汽轮机运用，而往复式内燃机组发电体系刚好可以充沛加以运用，变废为宝。
1.1 技能原理
往复式内燃机组发电体系首要是运用往复式内燃机拖动发电机发电，匹配余热锅炉构成燃气电站，完成制热、制冷的废气运用技能。总体上可分为燃气电站制热废气运用体系和燃气电站制冷废气运用体系。
(1)燃气电站制热废气运用体系
将可燃废气通入往复式内燃机(燃气发动机)，焚烧做功带动发电机发电，发生的烟气(约600℃)进入余热锅炉，一起流过燃气发动机本体的冷却水(约90℃)经过热交换器将热量传递给余热管路。水经过热交换器换热再进入余热锅炉加热，发生高温热水或蒸汽。蒸汽可用作工业出产，热水可用作供温暖日子用热水。这种技能完成了热电联产，既可以发电，又可以供热。(见图1)
图1 典型燃气电站制热体系作业原理图
(2)燃气电站制冷废气运用体系
将可燃废气通入燃气发动机，焚烧做功带动发电机发电，发生的烟气(约600℃)进入余热锅炉。水经过发动机本体换热器再进入余热溴化锂制冷机组，发生低温水和较高温水。低温水可用作空调制冷，较高温水可用作日子用热水。这种技能完成了热电冷联产，既可以发电，又可以供热和供冷。(见图2)
图2 典型燃气电站制冷体系作业原理图
1.2 技能特色
传统的燃气轮机单机的发电功率一般在35%左右，现在常用的进步功率的办法是经过余热锅炉再次收回热能转换为蒸汽，驱动蒸汽轮机再发一次电，构成燃气轮机蒸汽轮机联合循环发电，然后进步功率。但这种联合循环体系对水资源条件有较高要求，体系相对比较杂乱，建造出资较大，搬家也相对困难。
比较于投入大、工期长、占地上积大的传统燃气轮机发电体系，选用往复式内燃机机组作为燃气电站的动力设备，机组的发电功率通常在30%~40%之间，比较常见的机型一般可以到达35%，其最杰出的长处是发电功率比较高，其次是设备集成度高，装置方便，关于气体中的粉尘要求不高，根本不需求水，设备的单位千瓦造价也比较低。建造燃气电站所需求的配套余热运用设备也相对灵敏，小型的余热设备均可很好的配套运用。总体上，以往复式内燃机组为根底建造的燃气电站在余热运用技能范畴具有燃气轮机联合循环电厂的悉数热电功用，且具有对燃气供给质量要求低、投产快、出资少、运用规划广泛等优势。现在，国内企业出产的往复式内燃机机组运用于电站至少可完成30%以上的发电功率，配套余热锅炉或制冷机组，可完成约30%的热吸收率，一起经过热交换器可吸收约20%的热量，然后完成电站归纳动力运用率达75%以上。尽管我国往复式内燃机技能相对较为老练，但以其为根底设备的燃气电站建造仍面对工程设计经验不足、规划小、电站设备的兼容性不高、智能化与信息化办理不强等问题，导致其大规划展开与运用仍面对应战。
跟着国家有关政策法规逐渐执行，经过树立余热发电燃气电站演示项目、拟定一致的展开规划与规范体系、加强配套企业的技能协作与技能交流等办法，将有利于推进往复式内燃机等余热运用辅佐设备的资源整合与优化装备，有用缓解燃气电站建造展开不协调、不同步的问题，并终究完成发电工程和余热运用工程的同步展开。
2、螺杆胀大机组余热余能运用技能
2.1 技能原理
螺杆胀大机组发电体系首要是经过螺杆胀大机收回余热蒸汽、热水、热液及烟气余热拖动发电机发电的余热余能运用技能。依照低热值热源是否直接驱动螺杆胀大机做功，可以将螺杆胀大机组发电体系分为惯例循环体系与有机朗肯循环体系。
(1)惯例循环体系
惯例循环体系又称单循环体系，是将含热流体直接引进螺杆胀大机机组，由其推进主机胀大作功，该类型体系较为简略，适用于高温高压流体的能量收回。受胀大才能约束，直接驱动螺杆胀大动力机的热源运用规划为低于300℃的0.15~3.0MPa的蒸汽或压力0.8MPa以上、高于170℃的热水等。
(2) 有机朗肯循环体系
有机朗肯循环体系又称双循环体系，是将工质与含热流体进行热交换之后，将气态的工质引进螺杆胀大机主机，推进主机胀大做功。对小于的0.1MPa的蒸汽或压力0.8MPa以下、高于85℃的热水可以选用二次循环有机工质螺杆胀大机体系进行余热收回。而对200℃以上的烟气可选用配余热锅炉的螺杆胀大机组进行余热收回。
在工程运用中，有机朗肯循环螺杆胀大发电站体系经过工质泵将低压液态有机工质增压，运用蒸发器吸收工质热量转变为高温高压蒸气，高温高压蒸气再推进螺杆胀大机做功，发生能量输出，胀大机出口的低压蒸气进入冷凝器，向低温热源放热并冷凝为液态，如此往复循环。
图3 有机朗肯循环螺杆胀大发电站体系原理图
2.2 技能特色
螺杆胀大机作为螺杆胀大机组发电体系的首要设备，首要零部件较少，运转维护费用很低，运转时无需盘车、暖机，且不会飞车，可以直接冲转发动，操作简略，可完成无人职守，很合适工矿企业运用。不仅如此，螺杆胀大机还适用于高盐份的强碱流体，机体自身能除垢自洁，因而对余热流体质量要求不高，进一步扩展了运用规划。
比较于汽轮机只能适用于蒸汽流量和参数相对安稳的过热蒸汽、洁净蒸汽等热源，螺杆胀大机组发电体系适用于过热蒸汽、饱满蒸汽、汽液两相混合物、烟气、含污热水、热液体等不同品种的工业余热，当余热热源参数(压力、流量等)改变显着时，机组功率仍能坚持相对安稳。实践运用中，螺杆胀大机组发电体系一般用于300℃以下的热源，余热规划较小的场合。当热源温度在200℃左右时，其热功转化功率(体系对外输出机械能与低温热源所含热能的份额)可达15%左右，假如质量更低一点，热功转化功率可达8%~13%.
现在，螺杆胀大机发电体系凭仗不挑食、不杂乱、占地少、施工量小、性价比高级技能优势，获得了必定的商场空间，很多运用于石油、化工、冶金、钢铁、水泥、造纸、印染等范畴。尽管运用螺杆胀大机组收回余热发电具有宽广的商场空间，但实践展开状况并不达观。究其原因首要是受胀大才能约束，单机功率一般不高，用户无法归纳衡量节能作用。此外，职业准入技能门槛不高，职业企业竞赛剧烈，没有一致展开规划和规范等要素也对其展开造成了必定影响。
为完成国家节能减排的久远规划，螺杆胀大机余热余能运用技能经过找准商场定位，树立规范的职业次序，拟定一致的规范等办法，可以成为继微型燃气发电体系、往复式内燃机发电体系之后的又一种重要的余热余能运用方法。
3、结束语
综上，余热余能的充沛运用为咱们处理动力危机供给了一个新的展开思路，但是余热余能工业展开仍面对商场机制不健全、设备牢靠不高、职业规范缺失等许多问题，假如不及时处理这些问题，余热余能运用恐将停留在坐而论道阶段，乃至约束国家节能减排方针的顺利完成。从久远考虑，采纳由国家统筹规划，相关功能组织严厉监管，企业仔细展开技能攻关、立异与协作，拟定一致的技能规范等办法，将有利于推进余热余能运用范畴的技能进步，保证职业又好又快展开，为我国节能减排工作做出更大的奉献。
