余熱發(fā)電解決方案之不銹鋼產(chǎn)業(yè)

閻成良 武旭峰 侯國卿

（大盛微電科技股份有限公司 河南許昌 461000）

1 余熱利用現(xiàn)狀及國家節(jié)能政策

我國是世界自然資源浪費最嚴重的國家之一，在59個接受調(diào)查的國家中排名第56位。據(jù)統(tǒng)計，中國的能源使用效率僅為美國的26.9%，日本的11.5%。因此，推進節(jié)能減排，可謂迫在眉睫。2007年11月23日國家批準了新的節(jié)能減排政策，環(huán)保節(jié)能成為全國人民關(guān)注的焦點。2010年4月國務(wù)院辦公廳制定《各級地方政府節(jié)能減排目標責(zé)任制》。

當(dāng)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(nèi)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(nèi)容。

日前，國家發(fā)展改革委、教育部、工業(yè)和信息化部、財政部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運輸部等十二個部門聯(lián)合印發(fā)了《萬家企業(yè)節(jié)能低碳行動實施方案》。萬家企業(yè)是指年綜合能源消費量10000tce以上以及有關(guān)部門制定的年綜合能源消費量5000tce以上的重點用能單位。初步統(tǒng)計，2010年全國萬家企業(yè)共用17000家左右，能源消費量占全國能源消費總量的60%以上。

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)上述目標。

2 項目說明

本方案利用不銹鋼產(chǎn)業(yè)AOD爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄煙氣產(chǎn)生熱水，建設(shè)ORC螺桿膨脹發(fā)電站組合的發(fā)電機組，根據(jù)工廠場地現(xiàn)狀，建設(shè)純低溫余熱電站的建設(shè)工程。

現(xiàn)有不銹鋼產(chǎn)業(yè)四臺45tAOD爐，分別對應(yīng)四條排氣煙道。四臺AOD爐的生產(chǎn)能力相同，排料與上料總周期相同。經(jīng)檢測，每條爐煙氣溫度波動極大，范圍為60~510℃?，F(xiàn)4臺AOD爐煙氣，由引風(fēng)機送至除塵器除塵后排放大氣。經(jīng)檢測，四條煙道煙氣蘊含可回收總熱量達20MW左右，這些熱量隨煙氣直接排入大氣，不僅造成熱量浪費，還給環(huán)境帶來較大影響。

3 項目內(nèi)容

3.1 隨著國家節(jié)能、減排政策的推進，挖掘企業(yè)潛能，降低生產(chǎn)成本勢在必行，煙氣余熱回收再利用技術(shù)，是節(jié)能、減排措施之一。

3.2 現(xiàn)場檢測AOD爐煙氣參數(shù)：煙氣量15×104Nm3/h，含塵量~5g/m3，溫度60~510℃，煙氣熱值(至120℃)~5000kW。

3.3 煙氣熱量計算如下：煙氣進口溫度210℃，煙氣出口溫度120℃，煙氣流量150000Nm3/h，煙氣熱值4.96MW，熱水進口溫度70℃，熱水出口溫度159℃，額定熱水流量48t/h。

3.4 經(jīng)過對檢測到的煙氣溫度波動進行分析，得到煙氣加權(quán)平均溫度值為210℃，計算得到每條AOD煙道煙氣額定熱水產(chǎn)量為48t/h，四條煙道煙氣額定熱水總產(chǎn)量為192t/h。煙氣經(jīng)過換熱后所產(chǎn)生的一定壓力的熱水經(jīng)過螺桿膨脹發(fā)電機組發(fā)電，在配電室內(nèi)直接并網(wǎng)，ORC螺桿膨脹發(fā)電機組的發(fā)電，通過并網(wǎng)柜輸出至低壓控制柜接入380V電網(wǎng)，從而實現(xiàn)余熱發(fā)電工程與系統(tǒng)并網(wǎng)運行。建設(shè)集中控制室，安裝上位機主要完成遠程操作、實時數(shù)據(jù)的統(tǒng)計功能、歷史數(shù)據(jù)查詢和報表打印功能。

4 項目方案

ORC(有機朗肯循環(huán))余熱發(fā)電技術(shù)簡介

AOD爐煙氣余熱發(fā)電屬于低品位余熱回收利用技術(shù)，傳統(tǒng)的以高溫、高壓水蒸汽做為驅(qū)動力的汽輪機發(fā)電機組不再適用。ORC（OrganicRankineCycle，有機朗肯循環(huán))系統(tǒng)，利用有機工質(zhì)在低溫下蒸發(fā)的特性，采用R245fa做為循環(huán)工質(zhì)，有機工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱蒸發(fā)，產(chǎn)生一定的壓力，驅(qū)動螺桿膨脹機，帶動發(fā)電機發(fā)電。

考慮到工質(zhì)的工作溫度限制和發(fā)電機組的標準化配置等影響因素，對于煙氣余熱，我們采用煙氣集熱器進行收集，產(chǎn)生高溫水用于ORC發(fā)電機組的熱源，避免ORC發(fā)電工質(zhì)直接與煙氣進行換熱，從而提高了整個系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性。

本方案計劃建設(shè)四套煙氣集熱器及相應(yīng)管道、橋架和三套900kW的ORC螺桿膨脹發(fā)電站及其接入控制系統(tǒng)。

5 改造工程總體目標

通過本方案的實施，可實現(xiàn)裝機容量2700kW，凈發(fā)電功率1890kW，年凈發(fā)電總量1512×104kW·h，年節(jié)約標準煤5292t，年減少CO2排放1255t，每年可為企業(yè)帶來1000余萬元的凈收益。

6 結(jié)語

2014年中國不銹鋼產(chǎn)量2000多萬噸，是該項目不銹鋼產(chǎn)能的30多倍。這些余熱資源豐富，但是據(jù)了解都沒有進行有效的利用。相當(dāng)于每年浪費余熱資源3億多元。本方案的成功應(yīng)用為解決不銹鋼產(chǎn)業(yè)AOD爐煙氣余熱資源浪情況指明了方向。

為了響應(yīng)國家節(jié)能減排、大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的號召，我公司積極參與到節(jié)能減排的事業(yè)當(dāng)中。不銹鋼產(chǎn)業(yè)余熱資源豐富，節(jié)能潛力巨大，我公司采用國內(nèi)最先進的技術(shù)和裝備為不銹鋼產(chǎn)業(yè)量身打造了余熱利用綜合解決方案。

節(jié)能減排，保護環(huán)境，功在當(dāng)今，利在千秋。保護環(huán)境、節(jié)能減排，從我做起，人人有責(zé)。讓天空多一點藍色，減少碳排放，為地球降一點溫，讓自己和下一代擁有更健康綠色環(huán)境。

[1]重點用能單位節(jié)能管理辦法(原國家經(jīng)貿(mào)委令第7號).

[2]節(jié)能中長期專項規(guī)劃(發(fā)改環(huán)資[2004]2505號).

[3]中國節(jié)能技術(shù)政策大綱(計交能[1996]905號).

[4]中小型三相異步電動機能效限定值及節(jié)能評價值(GB18613-2006).

[5]中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要.