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