淺論低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展戰(zhàn)略

劉志有

包頭鋁業(yè)有限公司 內(nèi)蒙古 包頭 014046

0 引言

工業(yè)廢熱動(dòng)力利用的是一個(gè)很好的途徑就是低溫余熱發(fā)電技術(shù)，也就是通過(guò)對(duì)400℃以下低溫余熱動(dòng)力利用，即可以回收大量余熱，還可以提高全系統(tǒng)的熱能利用率，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。它可以在溫度降低后解決一部分灰塵顆粒。這不僅有利于減少環(huán)境污染和除塵器的選擇，而且有利于獲得良好的社會(huì)效益。

1 對(duì)低溫余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用的分析與認(rèn)識(shí)

余熱資源是指：在生產(chǎn)過(guò)程中各種用能裝備及產(chǎn)品排放或攜帶出的有回收價(jià)值的熱量。其可從多方面進(jìn)行分類(lèi)，具體如表1。

從行業(yè)領(lǐng)域不同的角度 ，余熱資源可從以下兩方面劃分：(1)工業(yè)方面，包括煉鋼廠高爐高溫廢氣含余熱、水泥廠水泥回轉(zhuǎn)爐排出的高低溫余熱、石油化工廠低溫余熱、鋁廠高爐煤氣余熱；(2)生活物資方面，包括空調(diào)廢熱和污水廢熱都可以回收利用。

表1 阻燃劑加入比例對(duì)性能的影響

2 依靠技術(shù)進(jìn)步，以促進(jìn)低溫余熱發(fā)電技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展

余熱利用雖然可以節(jié)約資源，也要遵循一定的原則為前提合理的回收利用，回收方案的制定也要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：(1)要調(diào)查是否能提高裝置本身的熱效率；(2)要考慮余能是否能返回裝置本身(如預(yù)熱助燃空氣或燃料等)；(3)研究具體的回收方案要參照世界能源大會(huì)節(jié)能委員會(huì)的“取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和社會(huì)可接受的措施尓尓尓的節(jié)能的中心思想”。

2.1 第一代純低溫余熱發(fā)電技術(shù)

現(xiàn)有的低溫余熱發(fā)電技術(shù)經(jīng)過(guò)了三代的改進(jìn)和發(fā)展，20世紀(jì)60年代國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始有了第一代純低溫余熱發(fā)電技術(shù)，到70年代中期此項(xiàng)技術(shù)處于一個(gè)實(shí)用的階段，無(wú)論是熱系統(tǒng)，還是相關(guān)的發(fā)電設(shè)備，特別是在日本，技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。日本新能源產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社(NEDO)饋贈(zèng)的4,000t/d的6,480kW發(fā)電裝備是由我國(guó)第一臺(tái)純低溫余熱發(fā)電機(jī)組，安裝于安徽省寧國(guó)水泥廠。

圖1 單壓不補(bǔ)汽式純余熱發(fā)電技術(shù)

圖2 復(fù)合閃蒸補(bǔ)汽式純余熱發(fā)電

圖3 多壓補(bǔ)汽式純余熱發(fā)電

對(duì)于第一代純低溫余熱發(fā)電的熱力系統(tǒng)構(gòu)成有三種模式，如圖1、圖2、圖3所示。

2.2 第二代純低溫余熱發(fā)電技術(shù)

實(shí)際應(yīng)用如圖4所示。目前正在進(jìn)行工業(yè)性實(shí)驗(yàn)的第二代余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)如圖5所示。

2.3 第三代純低溫余熱發(fā)電技術(shù)

第三代純余熱發(fā)電技術(shù)已經(jīng)初步研究開(kāi)發(fā)成型，它目標(biāo)為：對(duì)于帶有五級(jí)預(yù)熱器的新型干法窯，在保證滿足生料烘干所需廢氣溫度為210℃、煤磨烘干所需廢氣參數(shù)、不影響水泥生產(chǎn)、不增加水泥熟料燒成熱耗及電耗、不改變水泥生產(chǎn)用原燃料的烘干熱源、不改變水泥生產(chǎn)的工藝流程及裝備的條件下，每t熟料余熱發(fā)電量達(dá)到或超過(guò)3010kJ/kg，48～52.5kWh/t。對(duì)于5,000t/d水泥窯，發(fā)電機(jī)組可為10,000～11,000kW。

圖4 目前已推廣應(yīng)用的第二代余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)

圖5 目前正在工業(yè)性試驗(yàn)的第二代余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)

2.4 帶補(bǔ)燃鍋爐的低溫余熱發(fā)電技術(shù)

上述三代技術(shù)都是純低溫余熱技術(shù)，對(duì)于低溫余熱發(fā)電來(lái)說(shuō)，帶補(bǔ)燃鍋爐的低溫余熱發(fā)電技術(shù)也是一種經(jīng)常被采用的技術(shù)類(lèi)型。帶補(bǔ)燃鍋爐的低溫余熱發(fā)電技術(shù)熱力系統(tǒng)圖如圖6所示。

總而言之，在純低溫廢熱中使用的三代技術(shù)是基于能量級(jí)聯(lián)利用的觀點(diǎn)。三代技術(shù)都在尋求生產(chǎn)高質(zhì)量的蒸汽，使用相對(duì)較高的煙氣。而相應(yīng)等級(jí)的熱水或蒸汽則是由相對(duì)較低的煙廢熱產(chǎn)生的。三代技術(shù)的不同之處在于對(duì)主要蒸汽參數(shù)的追求。第一代技術(shù)對(duì)低壓低溫蒸汽感到滿意，第二代和第三代技術(shù)追求二次壓力或中壓和中溫蒸汽。因此，蒸汽的高需求不可避免地帶來(lái)了系統(tǒng)的復(fù)雜性和系統(tǒng)控制要求的提高。采用低溫余熱發(fā)電技術(shù)對(duì)水泥窯爐生產(chǎn)的不良波動(dòng)進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，低溫余熱鍋爐的低溫余熱發(fā)電技術(shù)是其應(yīng)用的不足之處。這種技術(shù)需要一個(gè)配套的燃燒鍋爐，這顯然增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和初始投資成本。因此，只有在有自己電廠的水泥廠配備時(shí)，才會(huì)采用這種技術(shù)。

圖6 帶補(bǔ)燃鍋爐的低溫余熱發(fā)電技術(shù)熱力系統(tǒng)

3 結(jié)束語(yǔ)

低溫余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,將促進(jìn)我國(guó)中小型發(fā)電設(shè)備市場(chǎng)發(fā)展,加快國(guó)產(chǎn)化純低溫余熱發(fā)電設(shè)備,實(shí)現(xiàn)主機(jī)驅(qū)動(dòng)策略,促進(jìn)完成,純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)將成為最具潛力的市場(chǎng)研究項(xiàng)目。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、資源和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，低溫余熱發(fā)電技術(shù)日益成熟、高效、節(jié)能、環(huán)保的純低溫廢熱發(fā)電技術(shù)項(xiàng)目，將越來(lái)越受到人們的重視。

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