余熱發電解決方案之不銹鋼產業

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 余熱利用現狀及國家節能政策

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

當前我國能源利用仍存在利用效率低、經濟效益差、生態環境壓力大的主要問題，節能減排、降低能耗、提高能源綜合利用率作為發展戰略規劃的重要內容，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，比發達國家低10%，至少50%的工業耗能以各種形式的余熱被直接廢棄，因此，工業余熱回收利用又被稱為一種“新能源”，節能潛力巨大，已成為我國節能減排工作的一項重要內容。

日前，國家發展改革委、教育部、工業和信息化部、財政部、住房城鄉建設部、交通運輸部等十二個部門聯合印發了《萬家企業節能低碳行動實施方案》。萬家企業是指年綜合能源消費量10000tce以上以及有關部門制定的年綜合能源消費量5000tce以上的重點用能單位。初步統計，2010年全國萬家企業共用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、社會、群體的共同努力，全面落實國家節能減排的目標和措施，才能實現上述目標。

2 項目說明

本方案利用不銹鋼產業AOD爐生產過程中產生的廢棄煙氣產生熱水，建設ORC螺桿膨脹發電站組合的發電機組，根據工廠場地現狀，建設純低溫余熱電站的建設工程。

現有不銹鋼產業四臺45tAOD爐，分別對應四條排氣煙道。四臺AOD爐的生產能力相同，排料與上料總周期相同。經檢測，每條爐煙氣溫度波動極大，范圍為60~510℃。現4臺AOD爐煙氣，由引風機送至除塵器除塵后排放大氣。經檢測，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，還給環境帶來較大影響。

3 項目內容

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

3.2 現場檢測AOD爐煙氣參數：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 經過對檢測到的煙氣溫度波動進行分析，得到煙氣加權平均溫度值為210℃，計算得到每條AOD煙道煙氣額定熱水產量為48t/h，四條煙道煙氣額定熱水總產量為192t/h。煙氣經過換熱后所產生的一定壓力的熱水經過螺桿膨脹發電機組發電，在配電室內直接并網，ORC螺桿膨脹發電機組的發電，通過并網柜輸出至低壓控制柜接入380V電網，從而實現余熱發電工程與系統并網運行。建設集中控制室，安裝上位機主要完成遠程操作、實時數據的統計功能、歷史數據查詢和報表打印功能。

4 項目方案

ORC(有機朗肯循環)余熱發電技術簡介

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

考慮到工質的工作溫度限制和發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，產生高溫水用于ORC發電機組的熱源，避免ORC發電工質直接與煙氣進行換熱，從而提高了整個系統的安全性和經濟性。

本方案計劃建設四套煙氣集熱器及相應管道、橋架和三套900kW的ORC螺桿膨脹發電站及其接入控制系統。

5 改造工程總體目標

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

6 結語

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

為了響應國家節能減排、大力發展循環經濟的號召，我公司積極參與到節能減排的事業當中。不銹鋼產業余熱資源豐富，節能潛力巨大，我公司采用國內最先進的技術和裝備為不銹鋼產業量身打造了余熱利用綜合解決方案。

節能減排，保護環境，功在當今，利在千秋。保護環境、節能減排，從我做起，人人有責。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境。

[1]重點用能單位節能管理辦法(原國家經貿委令第7號).

[2]節能中長期專項規劃(發改環資[2004]2505號).

[3]中國節能技術政策大綱(計交能[1996]905號).

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

[5]中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要.