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        利用球團(tuán)煙氣余熱發(fā)電的可行性

        2017-07-31 21:26:19于文華趙立榮
        關(guān)鍵詞:集熱器工質(zhì)螺桿

        于文華 趙立榮

        由于當(dāng)前我國(guó)能源利用率低、生態(tài)環(huán)境壓力大,文章通過(guò)介紹余熱回收利用現(xiàn)狀,針對(duì)國(guó)內(nèi)球團(tuán)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(jì)效益,探討利用球團(tuán)煙氣余熱發(fā)電的可行性。

        項(xiàng)目背景及意義

        余熱利用現(xiàn)狀及國(guó)家節(jié)能政策。當(dāng)前我國(guó)能源利用仍存在利用效率低、經(jīng)濟(jì)效益差、生態(tài)環(huán)境壓力大的主要問(wèn)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(nèi)容,是解決我國(guó)能源問(wèn)題的重要途徑。

        目前我國(guó)能源利用率僅為33%左右,比發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)節(jié)能減排工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

        國(guó)家發(fā)改委在“十二五”規(guī)劃中要求:到2015年能源消耗的強(qiáng)度比2010年要下降16%,溫室氣體的排放強(qiáng)度要下降17%,主要污染物的排放總量要下降8~10%。要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),其具體措施包括調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、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(wù)業(yè)。要積極推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步,特別是節(jié)能減排的技術(shù),節(jié)能減排的產(chǎn)品,實(shí)施節(jié)能減排重點(diǎn)工程,推進(jìn)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造。

        只有政府、企業(yè)、社會(huì)、群體的共同努力,全面落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排的目標(biāo)和措施,才能實(shí)現(xiàn)匕述目標(biāo)。

        余熱現(xiàn)狀

        現(xiàn)有熱源參數(shù)如下:

        中低溫?zé)煔庵苯优湃氪髿?,造成熱量浪費(fèi),隨著國(guó)家節(jié)能、減排政策的推進(jìn),挖掘企業(yè)潛力,降低生產(chǎn)成本勢(shì)在必行,利用高溫?zé)煔獍l(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(jī)朗肯循環(huán))余熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)行發(fā)電,根據(jù)熱力學(xué)的有機(jī)朗肯循環(huán)原理,利用低品位余熱發(fā)電,具有機(jī)械損耗低,熱能利用率高、易啟動(dòng),日常維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn),可以滿足需求。

        通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施,可年發(fā)電476.784×10Kwh,年節(jié)約標(biāo)煤1668噸。

        煙氣余熱發(fā)電項(xiàng)目方案

        ORC(有機(jī)朗肯循環(huán))余熱發(fā)電技術(shù)簡(jiǎn)介。煙氣余熱發(fā)電屬于低品位余熱利用技術(shù),傳統(tǒng)的以高溫、高壓水蒸汽做為驅(qū)動(dòng)力的汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組不再適用,采用ORC(有機(jī)朗肯循環(huán))系統(tǒng),利用有機(jī)工質(zhì)在低溫下蒸發(fā)的特性,采用有機(jī)工質(zhì)做為循環(huán)工質(zhì),有機(jī)工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱蒸發(fā),產(chǎn)生一定的壓力,驅(qū)動(dòng)螺桿膨脹機(jī)發(fā)電。ORC(有機(jī)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(jìn)入ORC機(jī)組的蒸發(fā)器,使低溫液體有機(jī)工質(zhì)吸熱轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)工質(zhì)蒸汽,工質(zhì)蒸氣進(jìn)入螺桿膨脹機(jī)膨脹,驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電;從蒸發(fā)器排出的熱水再進(jìn)入預(yù)熱器加熱即將進(jìn)入蒸發(fā)器的液體工質(zhì);從預(yù)熱器排出的70℃熱水進(jìn)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(zhì)蒸氣則進(jìn)入蒸發(fā)式冷凝器冷凝為液體,再進(jìn)入預(yù)熱器循環(huán)使用。當(dāng)螺桿機(jī)需檢修或緊急停機(jī)時(shí),螺桿機(jī)快關(guān)閥立即關(guān)閉,集熱器進(jìn)水閥門切斷,循環(huán)水儲(chǔ)存在儲(chǔ)罐中,不影響前續(xù)工藝正常生產(chǎn)。

        項(xiàng)目目標(biāo)??傃b機(jī)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(jī)的裝機(jī)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(zhì)泵、油泵等耗功)

        (2)熱水泵2臺(tái)。熱水泵2臺(tái)流量:80噸/小時(shí),揚(yáng)程:30m,額定功率:15kW,變頻控制

        (3)補(bǔ)水泵2臺(tái)。補(bǔ)水泵2臺(tái)流量:8噸/小時(shí),揚(yáng)程:67m,額定功率:3kW

        滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),凈發(fā)電總量:620-15-3=602kW。

        設(shè)備布置

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

        發(fā)電機(jī)組布置位置

        實(shí)際安裝位置現(xiàn)場(chǎng)踏勘后確定,達(dá)到合理、美觀、實(shí)用的效果。

        方案實(shí)施條件

        場(chǎng)地要求。本工程為余熱發(fā)電工程,在場(chǎng)地建設(shè)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(jī)組為集成模塊式結(jié)構(gòu),直接配置防雨設(shè)施;在發(fā)電站設(shè)備上裝有控制臺(tái),開關(guān)柜需要設(shè)置在廠房?jī)?nèi)的電控室中;動(dòng)力風(fēng)機(jī)、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(zhì)為去離子水,不含雜質(zhì)。蒸發(fā)式冷凝器用水要求達(dá)到工業(yè)循環(huán)水標(biāo)準(zhǔn)即可。

        經(jīng)濟(jì)效益分析

        效益計(jì)算依據(jù)

        年最大負(fù)荷利用小時(shí):7920小時(shí)

        電價(jià):0.6元/度

        水價(jià):1.1元/噸

        效益分析

        說(shuō)明:節(jié)約標(biāo)煤指標(biāo)0.35kg/kWh,減少CO2排放指標(biāo)0.8316kg/kWh。

        年獲節(jié)能補(bǔ)助。年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1668噸×500元/噸=83.40萬(wàn)元(各地政府節(jié)能補(bǔ)助情況不同,按當(dāng)?shù)卣a(bǔ)助計(jì)算)。

        工程造價(jià)(估價(jià))

        結(jié)論。根據(jù)以上分析,煙氣利用ORC技術(shù)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(wàn)元經(jīng)濟(jì)效益,減少C02排放3965噸。

        (作者單位:首鋼通鋼集團(tuán)板石礦業(yè)公司)endprint

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