余熱發(fā)電國內(nèi)國外技術(shù)分析

1、余熱發(fā)電國內(nèi)國外技術(shù)分析1國內(nèi)主要的余熱發(fā)電技術(shù)國內(nèi)無論哪個行業(yè)、哪家技術(shù)提供商的余熱發(fā)電技術(shù)，其基本概念和方向是 一致的，均是通過余熱鍋爐（熱交換器）回收熱空氣/煙氣等介質(zhì)中的熱量,并進 行能量轉(zhuǎn)移，加熱給水產(chǎn)生過熱/飽和蒸汽，沖動汽輪發(fā)電機組做功發(fā)電。其關(guān)鍵設(shè)備和核心問題之一是余熱鍋爐，如何將富含能量的熱介質(zhì)回收匯集 以及引出進而通過余熱鍋爐進行能量轉(zhuǎn)換是一個技術(shù)難點，這在各種余熱發(fā)電技術(shù)上均略有差別。止匕外，余熱鍋爐本身的設(shè)計也一定程度上決定了余熱回收利用 的比例和徹底性。其二，余熱發(fā)電的另一個問題是解決低壓蒸汽和飽和蒸汽汽輪機設(shè)備的問 題，眾所周知，發(fā)電用蒸汽通常為過熱蒸汽，且過熱度越

2、高越好。但由于余熱回 收利用發(fā)電的性質(zhì)，其產(chǎn)生的蒸汽多為低壓蒸汽和濕蒸汽， 相對于過熱蒸汽，其 在發(fā)電效率以及設(shè)備安全上均存在一定問題， 隨著青島捷能、杭州汽輪機廠等生 產(chǎn)單位中低溫發(fā)電用汽輪機研制成功， 這一問題已經(jīng)被克服。目前，各種類型的 余熱發(fā)電技術(shù)分別見以下各圖：圖1:純低溫余熱發(fā)電技術(shù)煙風系統(tǒng)5圖2:純低溫余熱發(fā)電技術(shù)汽水系統(tǒng)At-4'JH'iHHWv a|4- m修爐晴,寓倒“事imJIQ弱Bl BRUlfl臂anti Ltuiav M/20v4FJKW»*fi?oEgM 現(xiàn)- 3MK圖3:燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)工藝流程圖圖4:轉(zhuǎn)爐余熱發(fā)電技術(shù)工藝流程圖乜*t不

3、圖5:玻璃余熱發(fā)電技術(shù)工藝流程圖2國外先進余熱發(fā)電技術(shù)國外余熱發(fā)電項目基本技術(shù)原理和技術(shù)方案同國內(nèi)相仿，但能源利用效率要略高于國內(nèi)水平。另據(jù)資料顯示，由于余熱發(fā)電均為中低溫參數(shù)，因此國外有考慮利用低沸點的烷類有機物取代水產(chǎn)生蒸汽，推動氣輪機運轉(zhuǎn)發(fā)電。相對于以水及水蒸汽為循環(huán)工質(zhì)，烷類有機物具有如下優(yōu)點:(1)有機工質(zhì)沸點低，易產(chǎn)生蒸汽，因此可以回收低溫余熱。(2)冷凝壓力接近或稍大于大氣壓，工質(zhì)泄漏小。(3)有機工質(zhì)耐低溫，不受冰凍的影響I*1 MIAQ .wtr *2»- MAMwCHM-flQaMm(4) 轉(zhuǎn)速低，因此噪聲小。(5) 系統(tǒng)的工作壓力低，約1.5MPa。(6) 無濕

4、蒸汽產(chǎn)生，始終保持干燥，不受腐蝕，透平壽命長。國際水泥工業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)最先進的德國和日本， 近十幾年來國內(nèi)建筑業(yè)持續(xù)萎縮，水泥需求逐年下滑，德日兩國 1996 年的本國水泥消費量分別由 3550萬噸和 8400 萬噸，銳減為 2006年的 2600萬噸和 6000萬噸，分別下降了27%和29%。導致有些水泥廠紛紛關(guān)閉，技術(shù)人員大批流失。水泥工業(yè)處于一片不景氣之中， 大大地阻礙了余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展進程。 例如日本， 實際上完全就是在勉強維持著，十幾年來可以說基本上沒有進展。近年日本的經(jīng)濟形勢雖稍顯逆轉(zhuǎn)，但是他們拿到中國來推銷的水泥工業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)大部仍停留在10 年前的水平。相反地， 德國水泥界

5、應對這種不景氣的挑戰(zhàn)， 心態(tài)十分積極。 首先是從 1996年的進口水泥628 萬噸，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?2006 年的出口水泥450 萬噸。維持了本國水泥年生產(chǎn)量約3000 萬噸基本不變的局面。 同時從 1996年起， 積極推進“四零一負”的各項目技術(shù)措施和法規(guī)建設(shè)， 取得了卓越成效。 這“四零一負”工藝及技術(shù)包括： 水泥企業(yè)對周圍環(huán)境達到零污染， 對外界電能零消耗， 對廢料、 廢渣、廢水零排放，熟料生產(chǎn)對天然礦物燃料( 煤、油、天然氣) 零消耗，以及消納各種廢物，為全社會廢渣、廢料的負增長做出貢獻。即使在資金十分困難的情況下， 1999年在巴伐利亞州 (現(xiàn)拜恩州 )海德堡水泥公司所屬的 Lengfu

6、rt 水泥廠的一臺日產(chǎn) 3000 噸的熟料蓖冷機上采用了以色列ORMAT司的新裝備新技術(shù)。這是一套以有機工質(zhì)戊烷(C5H12)汽輪機和導熱油為熱載體的余熱鍋爐組成的利用冷卻機廢氣余熱的發(fā)電系統(tǒng)，裝機1.5MW至今已正常運轉(zhuǎn)了 8 年。按照這套系統(tǒng)長期生產(chǎn)參數(shù)推算，如果將這臺 3000t/d PC窯的全部廢氣余熱都用上，則其噸熟料發(fā)電量將達45-50kWh/t 。顯然比我國現(xiàn)有的水平高出一大塊。 礙于非技術(shù)的原因， 他們至今仍苦于缺乏市場機遇來證明這一推論的正確可行。至于美國早在上世紀90 年代初，美國電氣與電子工程師學會(IEEE) 的水泥工業(yè)委員會聯(lián)合美國能源部門曾發(fā)起過一個動議， 計劃在

7、10-15 年( 即 2000-2005年) 內(nèi)實現(xiàn)水泥工業(yè)噸熟料余熱發(fā)電量達50-60kWh/t 的目標。 后來也是因其建筑業(yè)的不景氣而使這個計劃付之東流。 但是在上世紀90 年代后期， 美國 Recurrent工程公司開發(fā)了一個名謂Kalina 系統(tǒng)的工業(yè)廢熱回收發(fā)電系統(tǒng)。 它是用氨 (NH3)和水的混合液為工質(zhì)的汽輪機來發(fā)電的。 Kalina 系統(tǒng)已經(jīng)在美國鋼鐵廠和化工廠通過了中試，正意欲進入水泥工業(yè)市場。要據(jù)Recurrent 公司的初步報價書，以日產(chǎn) 3000噸熟料生產(chǎn)線為例， 其鍋爐及汽輪機等全套設(shè)備費用約 1000萬美元，裝機9-10MW按常規(guī)從窯尾預熱器和篦冷機抽取廢氣，噸熟料發(fā)電量的保證值為 50-60k