低品位余热回收利用改造的应用

低品位余热回收利用改造 的应用

杨一理

（浙江省能源集团有限公司科技工程与服务产业分公司 浙江省杭州市 310000）

摘要：工业生产过程中存在大量被废弃的90℃~150℃之间的低品位废热，通过有机朗肯循环（ORC）发电系统，将低品位余热转换为高品位电能，达到节能降碳的目的。

关键词：低品位余热；余热发电；有机朗肯循环（ORC）发电；

1引言

随着我国科技的进步，生产工艺的日渐提升，目前已有较为成熟的中温、高温废热的余热利用技术，例如水泥、钢铁等企业的高温烟气回收发电技术已走向工业化。但低品位余热利用却并不广泛，存在回收难度大、经济效益差等问题。而工业生产过程中被废弃的90℃~150℃之间的低品位废热却大量存在，例如碳氢化合物分馏后的冷凝、天然气长输管道燃压机组废热；锅炉的排烟余热；以及钢铁行业的转炉电炉的气化冷却工艺，烧结的排放废气等等。甚至有的生产企业夏季与冬季的能源使用量的不同，造成大量的低温热源的直接放空。

如果能将低品位的余热加以利用，对提高我国能源利用效率，改善大气环境质量有着显著的作用。

2低品位余热简介

相对于煤炭和天然气等高品位能源而言，低品位余热是品位低、热值低、浓度小，且不被人们重视的废热能源。

3低品位余热回收利用的应用

某企业年综合能耗消耗量大，为国家重点用能单位，企业工艺生产过程中产生大量低压饱和蒸汽，蒸汽进入装置前温度为165℃，压力0.7MPa，装置反应热为260℃左右，通过降温、加湿后装置产生大量低品位余热蒸汽，蒸汽温度125℃，压力0.2MPa，该该部分能源目前在夏季通过溴化锂机制冷产生7°左右的冷水供装置使用，低温天气时利用于空调加热，其余部分降至常温后返回工艺塔，余热利用率偏低。

针对生产过程中所产生的低品位蒸汽，提出余热发电的改造方案。

4余热发电工艺选择

综合对比各余热发电技术，ORC有机朗肯循环技术（透平膨胀机组）具有安全、稳定、可靠、自动化程度高、运营成本低、使用寿命长等优点。

表1 各余热发电工艺对比表

有机朗肯循环（ORC）发电是回收低品位余热的废热回用技术，提高能源利用效率、充分回收低品位余热资源，是当下企业节能减碳的重点工作，是缓解能源紧缺的有效途径。ORC机组有效回收90℃~150℃的热水、蒸汽或其它介质所携带的热量加以利用产生电能，回收能量的同时，减碳效果明显。ORC机组工作流程如图1、T-s图如图2所示。

图1 ORC低温发电工作流程图

图2 ORC低温发电T-s图

5、有机朗肯循环（ORC）发电实施方案

设计在单套装置出口处连接低压饱和蒸汽热源，将饱和蒸汽直接进入ORC机组发电后变成蒸汽凝液回收。热源情况具体见表2。

表2 热源统计

拟配置1套装机功率280kW的有机朗肯循环（ORC）发电机组，将势能及热能转化为电能以供厂区使用。

6节能量分析

ORC余热发电在体现一定的社会及环境效益的同时，更重要的是其具有显著的节能降耗效果。采用先进的余热发电技术，将低品位余热转换为高品位电能，节能量见表3。

表3 ORC系统发电量

采用ORC系统余热利用系统年节能量340.12tce。

7技术经济分析

余热发电项目改造方案投资费用为290万元，项目经营期按20年计算，总投资收益率为6.31%，投资回收期10.43a，经济可行。

8结论

综上所述，实施余热发电项目改造方案可有效替代回用低品位余热。装置配置1套装机功率280kW的有机朗肯循环（ORC）发电机组投资费用为290万元，总投资收益率为6.31%，投资回收期10.43a。采用ORC系统替代现有余热利用系统年节能量340.12tce，可提高能源综合利用效率，节能减碳社会效益明显。

参考文献

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