于文華　趙立榮

由于當前我國能源利用率低、生態(tài)環(huán)境壓力大，文章通過介紹余熱回收利用現(xiàn)狀，針對國內球團廠的排廢煙氣，闡述了利用廢棄余熱發(fā)電的方案以及取得的經(jīng)濟效益，探討利用球團煙氣余熱發(fā)電的可行性。

項目背景及意義

余熱利用現(xiàn)狀及國家節(jié)能政策。當前我國能源利用仍存在利用效率低、經(jīng)濟效益差、生態(tài)環(huán)境壓力大的主要問題，節(jié)能減排、降低能耗、提高能源綜合利用率作為發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃的重要內容，是解決我國能源問題的重要途徑。

目前我國能源利用率僅為33%左右，比發(fā)達國家低10%，至少50%的工業(yè)耗能以各種形式的余熱被直接廢棄，因此，工業(yè)余熱回收利用又被稱為一種“新能源”，節(jié)能潛力巨大，已成為我國節(jié)能減排工作的一項重要內容。

國家發(fā)改委在“十二五”規(guī)劃中要求：到2015年能源消耗的強度比2010年要下降16%，溫室氣體的排放強度要下降17%，主要污染物的排放總量要下降8～10%。要實現(xiàn)這些目標，其具體措施包括調整經(jīng)濟結構、淘汰落后產(chǎn)能、限制“兩高”行業(yè)的發(fā)展，大力發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)、大力發(fā)展服務業(yè)。要積極推進技術進步，特別是節(jié)能減排的技術，節(jié)能減排的產(chǎn)品，實施節(jié)能減排重點工程，推進企業(yè)進行技術改造。

只有政府、企業(yè)、社會、群體的共同努力，全面落實國家節(jié)能減排的目標和措施，才能實現(xiàn)匕述目標。

余熱現(xiàn)狀

現(xiàn)有熱源參數(shù)如下：

中低溫煙氣直接排入大氣，造成熱量浪費，隨著國家節(jié)能、減排政策的推進，挖掘企業(yè)潛力，降低生產(chǎn)成本勢在必行，利用高溫煙氣發(fā)電可以廢氣再利用，是節(jié)能、減排措施之一。

煙氣余熱利用可行性分析

200℃的煙氣，可以采用ORC（有機朗肯循環(huán)）余熱發(fā)電技術進行發(fā)電，根據(jù)熱力學的有機朗肯循環(huán)原理，利用低品位余熱發(fā)電，具有機械損耗低，熱能利用率高、易啟動，日常維護成本低等優(yōu)點，可以滿足需求。

通過本項目的實施，可年發(fā)電476.784×10Kwh，年節(jié)約標煤1668噸。

煙氣余熱發(fā)電項目方案

ORC（有機朗肯循環(huán)）余熱發(fā)電技術簡介。煙氣余熱發(fā)電屬于低品位余熱利用技術，傳統(tǒng)的以高溫、高壓水蒸汽做為驅動力的汽輪機發(fā)電機組不再適用，采用ORC（有機朗肯循環(huán)）系統(tǒng)，利用有機工質在低溫下蒸發(fā)的特性，采用有機工質做為循環(huán)工質，有機工質在蒸發(fā)器內吸熱蒸發(fā)，產(chǎn)生一定的壓力，驅動螺桿膨脹機發(fā)電。ORC（有機朗肯循環(huán)）余熱發(fā)電原理圖如下：

本工程中采用煙氣集熱器分別將煙氣溫度由200℃降溫至160℃，收集到的熱量可以將63.7t/h的熱水從70℃升溫至159℃，作為ORC螺桿膨脹發(fā)電的熱源。

159℃的熱水進入ORC機組的蒸發(fā)器，使低溫液體有機工質吸熱轉變?yōu)橛袡C工質蒸汽，工質蒸氣進入螺桿膨脹機膨脹，驅動發(fā)電機發(fā)電；從蒸發(fā)器排出的熱水再進入預熱器加熱即將進入蒸發(fā)器的液體工質；從預熱器排出的70℃熱水進入煙氣集熱器吸收煙氣熱量后再升溫至159℃循環(huán)使用；而膨脹發(fā)電后的工質蒸氣則進入蒸發(fā)式冷凝器冷凝為液體，再進入預熱器循環(huán)使用。當螺桿機需檢修或緊急停機時，螺桿機快關閥立即關閉，集熱器進水閥門切斷，循環(huán)水儲存在儲罐中，不影響前續(xù)工藝正常生產(chǎn)。

項目目標?？傃b機容量為：950 kw；凈發(fā)電量為：602 kW。

方案配置

（1）ORC螺桿膨脹發(fā)電站KE950-110W-1-50一套。

a）主發(fā)電機的裝機功率：950 kW；

b）蒸發(fā)式凝汽器耗水量：10.0t/h；

c）凈發(fā)電功率：620kW（除去自身、蒸發(fā)冷、工質泵、油泵等耗功）

（2）熱水泵2臺。熱水泵2臺流量：80噸/小時，揚程：30m，額定功率：15kW，變頻控制

（3）補水泵2臺。補水泵2臺流量：8噸/小時，揚程：67m，額定功率：3kW

滿負荷運行時，凈發(fā)電總量：620-15-3=602kW。

設備布置

螺桿膨脹發(fā)電站單臺機組尺寸：一臺KE950-110W-1-50長（m）×寬（m）×高（m）11*9*11，單臺運行重量140噸；以上要求設備四周有1m以上的空間，安裝位置要求室內（也可在室外加蓋簡易房），以靠近接入用戶低壓柜、冷卻水源為最佳。

發(fā)電機組布置位置

實際安裝位置現(xiàn)場踏勘后確定，達到合理、美觀、實用的效果。

方案實施條件

場地要求。本工程為余熱發(fā)電工程，在場地建設上有一定的局限性，考慮以充分利用高度空間，采用集中布置方式。機組為集成模塊式結構，直接配置防雨設施；在發(fā)電站設備上裝有控制臺，開關柜需要設置在廠房內的電控室中；動力風機、水泵需要廠方提供連接。

電源要求：交流電源AC380V，3相，50HZ。

水源要求：煙氣集熱器循環(huán)水為一次性注入，循環(huán)使用，要求水質為去離子水，不含雜質。蒸發(fā)式冷凝器用水要求達到工業(yè)循環(huán)水標準即可。

經(jīng)濟效益分析

效益計算依據(jù)

年最大負荷利用小時：7920小時

電價：0.6元/度

水價：1.1元/噸

效益分析

說明：節(jié)約標煤指標0.35kg/kWh，減少CO2排放指標0.8316kg/kWh。

年獲節(jié)能補助。年節(jié)約標準煤1668噸×500元/噸=83.40萬元（各地政府節(jié)能補助情況不同，按當?shù)卣a助計算）。

工程造價（估價）

結論。根據(jù)以上分析，煙氣利用ORC技術低溫余熱發(fā)電具有可行性；每年可為企業(yè)創(chuàng)造277.898萬元經(jīng)濟效益，減少C02排放3965噸。

（作者單位：首鋼通鋼集團板石礦業(yè)公司）endprint