余热发电解决方案之不锈钢产业

阎成良 武旭峰 侯国卿

（大盛微电科技股份有限公司 河南许昌 461000）

1 余热利用现状及国家节能政策

我国是世界自然资源浪费最严重的国家之一，在59个接受调查的国家中排名第56位。据统计，中国的能源使用效率仅为美国的26.9%，日本的11.5%。因此，推进节能减排，可谓迫在眉睫。2007年11月23日国家批准了新的节能减排政策，环保节能成为全国人民关注的焦点。2010年4月国务院办公厅制定《各级地方政府节能减排目标责任制》。

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。

日前，国家发展改革委、教育部、工业和信息化部、财政部、住房城乡建设部、交通运输部等十二个部门联合印发了《万家企业节能低碳行动实施方案》。万家企业是指年综合能源消费量10000tce以上以及有关部门制定的年综合能源消费量5000tce以上的重点用能单位。初步统计，2010年全国万家企业共用17000家左右，能源消费量占全国能源消费总量的60%以上。

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。

2 项目说明

本方案利用不锈钢产业AOD炉生产过程中产生的废弃烟气产生热水，建设ORC螺杆膨胀发电站组合的发电机组，根据工厂场地现状，建设纯低温余热电站的建设工程。

现有不锈钢产业四台45tAOD炉，分别对应四条排气烟道。四台AOD炉的生产能力相同，排料与上料总周期相同。经检测，每条炉烟气温度波动极大，范围为60~510℃。现4台AOD炉烟气，由引风机送至除尘器除尘后排放大气。经检测，四条烟道烟气蕴含可回收总热量达20MW左右，这些热量随烟气直接排入大气，不仅造成热量浪费，还给环境带来较大影响。

3 项目内容

3.1 随着国家节能、减排政策的推进，挖掘企业潜能，降低生产成本势在必行，烟气余热回收再利用技术，是节能、减排措施之一。

3.2 现场检测AOD炉烟气参数：烟气量15×104Nm3/h，含尘量~5g/m3，温度60~510℃，烟气热值(至120℃)~5000kW。

3.3 烟气热量计算如下：烟气进口温度210℃，烟气出口温度120℃，烟气流量150000Nm3/h，烟气热值4.96MW，热水进口温度70℃，热水出口温度159℃，额定热水流量48t/h。

3.4 经过对检测到的烟气温度波动进行分析，得到烟气加权平均温度值为210℃，计算得到每条AOD烟道烟气额定热水产量为48t/h，四条烟道烟气额定热水总产量为192t/h。烟气经过换热后所产生的一定压力的热水经过螺杆膨胀发电机组发电，在配电室内直接并网，ORC螺杆膨胀发电机组的发电，通过并网柜输出至低压控制柜接入380V电网，从而实现余热发电工程与系统并网运行。建设集中控制室，安装上位机主要完成远程操作、实时数据的统计功能、历史数据查询和报表打印功能。

4 项目方案

ORC(有机朗肯循环)余热发电技术简介

AOD炉烟气余热发电属于低品位余热回收利用技术，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。ORC（OrganicRankineCycle，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R245fa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，带动发电机发电。

考虑到工质的工作温度限制和发电机组的标准化配置等影响因素，对于烟气余热，我们采用烟气集热器进行收集，产生高温水用于ORC发电机组的热源，避免ORC发电工质直接与烟气进行换热，从而提高了整个系统的安全性和经济性。

本方案计划建设四套烟气集热器及相应管道、桥架和三套900kW的ORC螺杆膨胀发电站及其接入控制系统。

5 改造工程总体目标

通过本方案的实施，可实现装机容量2700kW，净发电功率1890kW，年净发电总量1512×104kW·h，年节约标准煤5292t，年减少CO2排放1255t，每年可为企业带来1000余万元的净收益。

6 结语

2014年中国不锈钢产量2000多万吨，是该项目不锈钢产能的30多倍。这些余热资源丰富，但是据了解都没有进行有效的利用。相当于每年浪费余热资源3亿多元。本方案的成功应用为解决不锈钢产业AOD炉烟气余热资源浪情况指明了方向。

为了响应国家节能减排、大力发展循环经济的号召，我公司积极参与到节能减排的事业当中。不锈钢产业余热资源丰富，节能潜力巨大，我公司采用国内最先进的技术和装备为不锈钢产业量身打造了余热利用综合解决方案。

节能减排，保护环境，功在当今，利在千秋。保护环境、节能减排，从我做起，人人有责。让天空多一点蓝色，减少碳排放，为地球降一点温，让自己和下一代拥有更健康绿色环境。

[1]重点用能单位节能管理办法(原国家经贸委令第7号).

[2]节能中长期专项规划(发改环资[2004]2505号).

[3]中国节能技术政策大纲(计交能[1996]905号).

[4]中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值(GB18613-2006).

[5]中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要.