余熱發電在焦化廠中的應用與節能探討

曹晉寧

摘 要：工業化的快速發展，不僅造成了資源的快速消耗和浪費，而且給環境帶來了巨大的壓力。環境污染的加重，資源的消耗，使得人們開始關注節能減排、資源的有效利用。焦化廠具有比較穩定的熱源，而且熱源的熱值也較高，焦化廠利用余熱發電，不僅能夠產生不錯的經濟效益，而且還能增加社會效益，節能減排，減少環境污染。文章主要從系統構成、技術要點、工藝系統及發電的效率進行了分析、探討，通過分析和探討，為余熱發電在焦化廠中的應用和節能提供了參考。

關鍵詞：余熱發電；工藝系統；閃蒸技術

1 引言

隨著工業化的不斷加深，不斷發展，能源的消耗越來越多，許多不可再生能源面臨枯竭的危險。能源的消耗加劇了環境污染。越來越重的環境污染和溫室效應使人們開始關注新能源和節約能源。能源的多重的有效利用得到人們的廣泛重視。能源的多重利用不僅保證了生產的需要，而且有利于在現有的條件下緩解環境問題。因此對于如何建立高能量利用系統和如何減少CO2排放提出了更加急切的要求。

在焦化廠，煉焦和煤氣凈化過程中產生大量熱量。這些余熱有著廣闊的再利用價值。預熱再發電涉及到低溫發電技術。經過近幾年的研究和開發，人們已經掌握了低溫發電技術。隨著低溫發電技術的掌握，余熱發電市場逐漸變的廣闊起來。尤其的焦化廠等能源消耗比較多的企業，越來越重視余熱發電技術。

2 焦化廠余熱發電

焦化廠余熱發電，是指借助氣體的循環給焦炭降溫冷卻，燃燒的焦炭將循環的氣體加熱，循環中的氣體在與余熱爐進行熱量交換，產生大量的蒸汽，再利用蒸汽輪機發電。氣體在循環過程中通過吸熱、放熱，以間接的方式實現熱量的交換，蒸汽輪機將熱量轉化成電力。

2.1 焦化余熱發電系統

余熱發電系統主要包括：余熱鍋爐系統、氣體循環系統、運輸系統、回收利用系統、空氣壓縮系統、發電系統以及配套的給排水、消防系統，另外照明系統、通信系統。

2.2 主要技術

2.2.1 低溫余熱發電技術

生產過程中產生的中低溫度的廢氣，通過循環系統，將熱量傳遞給余熱爐，余熱爐產生大量的蒸汽推動蒸汽輪機做功發電。余熱爐只起到熱量交換的作用，過程中不需要任何燃料的補充，因此不產生溫室氣體、粉塵和其他有害氣體。該技術有利于企業能源利用率的提高，降低企業生產成本，有效控制氣體污染，減少空氣中的PM2.5的含量。

2.2.2 熱水閃蒸技術

在某一壓力下，溫度未能達到100℃，當壓力逐漸減小時，水就進入飽和狀態開始汽化，隨著壓力的一直下降，汽化程度不斷加深，此過程稱為閃蒸技術。熱水閃蒸發電技術是對中低溫度廢氣發電技術的創新，適用于多種余熱熱源的余熱發電系統。余熱鍋爐產生一定壓力的熱水，將熱水導入低壓環境下，產生大量的飽和蒸汽。大量的飽和蒸汽將推動蒸汽式輪機轉動，產生電能。

2.3 工藝系統

目前有三種余熱發電技術是國內普遍采用的，分別是單壓系統、閃蒸系統、雙壓系統。單壓系統是單級進汽汽輪機和余熱鍋爐的單壓不補汽系統。閃蒸系統是采用補汽式汽輪機的復合閃蒸單級補汽系統。余熱鍋爐生產主蒸汽同時生產高溫熱水，高溫熱水再降壓蒸發出二次蒸汽后，二次蒸汽補入汽輪機。雙壓系統是采用補汽式汽輪機的雙壓單級補汽系統。余熱鍋爐生產兩個不同壓力的蒸汽，一個主蒸汽，另一個為低壓系統。[1]

3 余熱發電系統的效益

余熱發電系統有熱能利用率高、發電量大的特點，而且余熱發電設備基本實現了國產化，每千瓦電量的投資也比較有前景。廢氣的再循環技術的應用，有利于提高余熱鍋爐的發電效率，而且該過程中沒有廢氣的排放，有利于環境保護，為節能減排提供了一個廣闊的思路。余熱發電系統具有無污染、投資前景好、社會效益好等特點。余熱發電項目是國家所提倡的能源的多重利用原則。

3.1 經濟效益和投資前景

余熱發電系統選用15000kw的發電機組功率，根據實際情況，每千瓦發電裝機的投資為5500～6500元。若考慮到銀行15%的貸款利息，則總投資為9500～12000萬元人民幣。余熱發電系統穩定運行后，發電的主要成本由折舊費、運行費和其他費用構成。系統運行后的發電成本基本在0.20～0.28元人民幣之間。如果按華北電網平均電價0.52元/千瓦時，若每噸燃料發電量是45千瓦時，則每噸燃料降低24元的成本價。按余熱發電系統的利用率為95%，正常平均發電功率按13000kw計算，則每年的發電量為10818.6萬kwh。這樣除去發電的成本，平均每度電的利潤為0.24～0.32元，年利潤為2596～3461萬元。按這樣的運行成本算，2～3年的時間就可收回全部的成本，以后每年的凈利潤都可以達到千萬級別。

兩到三年收回成本，這樣的投資時間短、見效快。余熱發電可以得到國家的補貼和政策扶植，風險性小，甚至可以忽略。余熱發電項目，在焦化行業效果還是很好的，生產的電力，不僅可以滿足自己的需要，多余的電量還可以對外出售，賺取的利潤還可以補貼到燃料的成本里面。這樣，燃料利用率更高，避免了能源的浪費。廢氣的利用，使整個行業的生產成本得到降低，有利于社會化生產，有利于擴大再生產。

3.2 社會效益

余熱發電項目建成以后，不僅可以節約能源，減少碳、石油等不可再生的化石燃料的利用。而且還能減少廢氣的排放，減少大氣中硫化物、氮化物的含量，尤其是碳氧化合物的排放。如果按上述全年發電量達到10818.6萬千瓦時，每一度電消耗0.40kg的碳，這樣計算下來平均每年節約27.05萬噸標準煤，減少了57萬噸的二氧化碳排放，并減少了大氣中粉塵的含量。在霧霾越來越嚴重的今天，這項措施尤為重要。

近幾年，環境污染所帶來的危害開始顯現。全球變暖帶來了嚴重的危害。農業方面，病蟲害越來越嚴重，治理越來越困難。氣候方面，氣候反復無常，海洋風暴增多，多地都出現了嚴重的雪災和洪澇災害。海平面上升，危及到了沿海地區的安全。如果環境得不到治理，地球表面溫度繼續升高，到2050年，地表平均溫度將上升3～4攝氏度，南北極的冰山將全面融化，海平面大幅上升，一些島嶼和沿海國家將被淹滅。余熱發電項目，大大減少化石能源的消耗，也就減少了溫室氣體的排放，緩解了環境的壓力，為環境的治理節約了大量的時間。

余熱發電設備的國產化，有利于提高我國的裝備制造能力，提高自主創新能力。余熱鍋爐等一些重要設備的國產化，有利于擺脫國外的技術封鎖，有利中國企業走出去。余熱發電技術，帶動整個行業的技術創新達到了一個新臺階。

4 結束語

焦化廢氣的余熱發電系統的利用，減少了焦化廠的粉塵排放。工藝簡單，廢氣熱量的再利用，減少了沉降室散熱的壓力，減少了損失。利用發電量，減少了化石燃料的使用量，提高了焦化廠的能源利用率。余熱發電對余熱利用開拓了一條新途徑，節能降耗已經成為焦化產業提高競爭力的必要途徑。在環境污染越來越重的今天，一切能源的再利用都是十分必要的。這需要不斷的創新，增加全民族的創新能力。

參考文獻

[1]李江.冶金企業燒結冷卻機余熱發電技術開發及應用[J].四川冶金，2013.endprint