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余热发电

在钢铁、石油化工、建材、水泥、制糖、玻璃等行业中,生产厂家具有大量低品位余热,包括低品位烟气、蒸汽和热水等,这些热量品位低、数量大、分布较散,基本不能为生产再利用。各行业专家及有关科研机构为了有效回收可资利用的余热资源,进一步就余热回收发电领域进行积极的探索、研究,开发出了ORC发电技术,进一步提高企业能源的利用率,为各种类型企业节能环保开辟了一条新路。

余热发电

  余热回收利用介绍

  一、余热利用现状及国家节能政策

  当前我国能源利用仍存在利用效率低、经济效益差、生态环境压力大的主要问题,节能减排、降低能耗、提高能源综合利用率作为发展战略规划的重要内容,是解决我国能源问题的重要途径。

  目前我国能源利用率仅为33%左右,比发达国家低10%,至少50%的工业耗能以各种形式的余热被直接废弃,因此,工业余热回收利用又被称为一种“新能源”,节能潜力巨大,已成为我国节能减排工作的一项重要内容。

  国家国家发改委在“十三五”规划中要求:主动控制碳排放,加强高能耗行业能耗管控,有效控制电力、钢铁、建材、化工等重点行业碳排放,支持优化开发区域率先实现碳排放峰值目标,实施近零碳排放区示范工程。

  只有政府、企业、社会、群体的共同努力,全面落实国家节能减排的目标和措施,才能实现上述目标。

  二、余热回收应用领域

  在钢铁、石油化工、建材、水泥、制糖、玻璃等行业中,生产厂家具有大量低品位余热,包括低品位烟气、蒸汽和热水等,这些热量品位低、数量大、分布较散,基本不能为生产再利用。各行业专家及有关科研机构为了有效回收可资利用的余热资源,进一步就余热回收发电领域进行积极的探索、研究,开发出了ORC发电技术。该技术能够将企业中大量的低品位废热集中发电,进一步提高企业能源的利用率,为各种类型企业节能环保开辟了一条新路。

  三、余热回收利用技术简介

  1、烟气集热器

  烟气集热器通过吸收热源尾部高温烟气的热量,把低温水升温,并降低烟气的排烟温度,在回收热量的同时既节省了能源,又提高了效率。通过集热器换取的高温热水一方面可以用于冬季采暖、洗澡等使用,节约锅炉费用;另一方面还可以用于ORC发电使用,生产的电再次供用户使用。

  集热器工作特点:

  a)放置于除尘器前方,在回收热量的同时,可以降低烟气温度,减少高温烟气对除尘布袋的冲击和磨蚀;

  b)集热器采用独有的模块化设计,便于安装和维护;

  c)采用特有的机械振打或激波清灰装置,在回收热量的同时可以增加除尘的效果;

  d)集热器位于引风机前方,在烟气降温的同时,其体积变小,可以减少引风机输出功率;

  e)集热器增设旁通烟道和风阀,可以在安装的过程中不需要停产,只需要安装完成后转接到集热器烟道即可,另一方面在发电机组检修过程中也不影响业主工况正常生产。

  2、ORC(有机朗肯循环)余热发电技术

  ORC余热发电属于低品位余热利用技术,传统的以高温、高压水蒸汽做为驱动力的汽轮机发电机组不再适用,采用ORC(有机朗肯循环)系统,利用有机工质在低温下蒸发的特性,采用有机工质做为循环工质,有机工质在蒸发器内吸热蒸发,产生一定的压力,驱动螺杆膨胀机发电。

  膨胀发电后的工质蒸气则进入蒸发式冷凝器冷凝为液体,再进入预热器循环使用。当螺杆机需检修或紧急停机时,螺杆机快关阀立即关闭,集热器进水阀门切断,循环水储存在储罐中,不影响前续工艺正常生产。

  3、冷却系统—蒸发式冷凝器

  发电机组冷动系统采用洛阳隆华传热节能股份有限公司的蒸发式冷凝器。

  蒸发式凝汽器是利用喷淋到换热盘管外表面的水膜蒸发(由引风机产生的强制对流空气将其吸纳、排出)吸收管内流体热量,使管内蒸汽得以冷凝的一种高效节能的换热设备。

  利用循环水蒸发潜热换热,是一种高效、先进的换热机理,其换热效果取决于当地的湿球温度,不受环境干球温度的影响,由于水的蒸发潜热大,故较少的循环量即可满足需要,效率高、投资低。

  (1)蒸发式凝汽器工作原理:

  蒸发式凝汽器主要由换热模块、水循环系统、风路系统及构架四部分组成。

  汽轮机排汽从蒸汽进口进入换热模块内,靠管外表面的水膜蒸发吸收热量得以冷凝,凝结水由管道汇集于凝结水箱。不凝性气体由抽真空系统排出。

  管内蒸汽冷凝时放出的热量使管外喷淋水蒸发。空气在风机作用下从凝汽器下部进入,上部排入大气,依靠喷淋水蒸发时吸收大量的潜热以及空气和水温度升高时的显热实现换热。未蒸发的水流入下部水箱,经水泵送到换热模块上方,经喷嘴喷淋后,沿换热模块冷凝管的表面形成水膜层下流,实现喷淋水的循环使用。喷嘴上面设有收水器,避免水滴被湿空气带出。

  采用吸风机可使蒸发冷凝汽器内部保持一定的负压,水的蒸发温度低,可进一步降低耗水量。

  (2)蒸发式凝汽器主要特点

  a.节水:循环水流量约为水冷的20~30%,补充水量约为水冷系统的40~50%。

  b.施工周期短:在工厂内完成设备组装调试,现场施工简便,周期短。

  c.系统管路连接简便,占地面积小。

  四、工程案例

  1、大关山回转窑尾气采暖工程—使用烟气集热器回收回转窑尾气余热进行集中供暖,供暖效果良好,得到业主的一直认可,目前已经连续稳定运行一个采暖周期;

  2、四川恒大德胜烧结烟气余热发电工程—发电效果已经达到初步目标,运行稳定;

  3、太钢东山矿烟气余热发电工程—已与11月15顺利发电,目前已经达到设计要求;

  4、许昌鑫金汇不锈钢AOD炉烟气余热发电工程—马上安装完成,预计2016年1月份进行发电调试。

  五、小结

  通过余热回收利用技术,可以做到以下几点:

  1、余热回收热源是用户废弃不用的,直接排放的热源,通过余热回收进行再次利用,达到能源的最大利用效率;

  2、直接把烟气等的排放温度降低到国标所允许的温度范围以下,减少了环境热污染;

  3、每年可以为企业提供创收,减少CO2排放,给企业创造很好的经济和社会效益;

  4、余热回收项目,积极响应国家节能、减排政策,利国利民、造福社会!

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