低溫發(fā)電技術(shù)簡介

1、低溫發(fā)電技術(shù)簡介山西易通環(huán)能科技集團(tuán)有限公司2014.2.28一、 山西易通環(huán)能科技集團(tuán)有限公司情況簡介山西易通環(huán)能科技集團(tuán)有限公司系從事工業(yè)余熱及地源熱綜合利用節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、工程承建、技術(shù)服務(wù)于一體的科技型企業(yè)；長期為高耗能企業(yè)提供相應(yīng)的節(jié)能減排方案并提供相應(yīng)的節(jié)能設(shè)備的生產(chǎn)和節(jié)能工程項(xiàng)目施工管理的企業(yè)。該公司主要生產(chǎn)的產(chǎn)品有：低溫發(fā)電機(jī)組、雙螺桿膨脹機(jī)、雙螺桿空壓機(jī)、礦山污水凈化設(shè)備、地源熱利用成套設(shè)備、高效磁力選礦系列產(chǎn)品等。2012年與天津大學(xué)通過科技成果轉(zhuǎn)讓與研發(fā)戰(zhàn)略合作，成為國家“973”課題成果受讓和延續(xù)研發(fā)示范單位；2013年10月16日，我國首臺雙循環(huán)

2、全流發(fā)電機(jī)組在山西易通集團(tuán)的生產(chǎn)車間成功下線。該機(jī)組采用國內(nèi)領(lǐng)先、世界先進(jìn)的低溫發(fā)電技術(shù)，為低溫余熱回收利用領(lǐng)域開辟了新的天地，它的應(yīng)用標(biāo)志著我國低溫?zé)嵩蠢寐实奶岣撸型麑?shí)現(xiàn)低溫區(qū)余熱梯級利用。低溫余熱發(fā)電技術(shù)是國家科技部多年立項(xiàng)連續(xù)支持并取得了科研成果的“973”科技項(xiàng)目，天津大學(xué)與易通集團(tuán)合作開發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的天易系列化低溫雙循環(huán)全流發(fā)電機(jī)組。二、低溫發(fā)電技術(shù)應(yīng)用背景我國八大能耗企業(yè)使用的能源占工業(yè)能源使用量的70%以上，由于熱能使用方式必定會帶來廢熱的排放，因此工業(yè)余熱的排放量是十分驚人的。這些廢熱的排放造成能源利用的極大浪費(fèi)，也是造成溫室效應(yīng)的主要因素。目前溫度低于150

3、的熱能無法實(shí)現(xiàn)發(fā)電利用，在無直接熱利用的條件下，基本排放到大氣中，造成極大的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，這種工業(yè)余熱的總量是非常巨大的。如鋼鐵冶金行業(yè)、熱電行業(yè)、煤炭行業(yè)、石油煉化行業(yè)、化工行業(yè)、建材加工行業(yè)、食品加工行業(yè)等（圖1）都有工藝循環(huán)冷卻水、煙氣、乏蒸汽等低品味能源排放。我國單位產(chǎn)值能耗比世界平均水平高2.4倍，能源利用效率比國際先進(jìn)水平低10個(gè)百分點(diǎn)，回收工業(yè)余熱可減少工業(yè)能源消耗和溫室氣體的排放，具有巨大的節(jié)能潛力。鋼鐵行業(yè)冶金行業(yè)煤炭行業(yè)石化行業(yè)建材行業(yè)干燥行業(yè)油田行業(yè)化工行業(yè)圖1 各工業(yè)余熱排放圖為充分利用大規(guī)模工業(yè)過程中的余熱，將其轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的機(jī)械能、電能等，本項(xiàng)研究設(shè)計(jì)開發(fā)出了

4、低溫有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，用于回收和轉(zhuǎn)化工業(yè)過程中的大量余熱資源，并轉(zhuǎn)化為高品位的電能，供運(yùn)行設(shè)備再利用，同時(shí)將原余熱進(jìn)一步降低能級后再排出系統(tǒng)，使過程能量的優(yōu)化利用達(dá)到新的水平。三、 低溫余熱發(fā)電技術(shù)原理有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電是利用液態(tài)有機(jī)工質(zhì)低沸點(diǎn)蒸發(fā)的熱物理性質(zhì)，經(jīng)蒸發(fā)器與低溫?zé)嵩磽Q熱，蒸發(fā)為飽和或者過熱蒸汽，推動(dòng)膨脹機(jī)做功，將攜帶的低品位熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，由發(fā)電機(jī)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為電能。膨脹后的乏汽進(jìn)入冷凝器冷凝為飽和液體，經(jīng)工質(zhì)循環(huán)泵加壓進(jìn)入蒸發(fā)器，完成循環(huán)，流程如圖2所示，除有機(jī)工質(zhì)循環(huán)之外，還有低溫?zé)嵩摧d體的循環(huán)和冷卻系統(tǒng)的循環(huán)。圖3的T-S以及P-V圖中為理想的循環(huán)過程，可以理想化為兩

5、個(gè)等壓過程（定壓蒸發(fā)過程和定壓冷凝過程）和兩個(gè)等熵過程（等熵膨脹過程和等熵壓縮過程）。圖中，的面積代表了發(fā)電量；而表示蒸發(fā)器中有機(jī)工質(zhì)的吸熱量；是工質(zhì)循環(huán)泵對工質(zhì)液體的等熵壓縮過程。圖2 低溫有機(jī)工質(zhì)雙循環(huán)發(fā)電流程圖圖3 朗肯循環(huán)圖（a:P-V圖；b:T-S圖）低溫有機(jī)工質(zhì)雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)與單循環(huán)系統(tǒng)相比具有兩方面優(yōu)越性：第一，作為換熱介質(zhì)的有機(jī)工質(zhì)在一個(gè)封閉的回路里循環(huán)工作，只要設(shè)備的密封性良好，有機(jī)工質(zhì)的質(zhì)量不會發(fā)生變化；第二，有機(jī)工質(zhì)的種類很多，不同工質(zhì)都有其最適宜發(fā)電的工況，因此雙循環(huán)系統(tǒng)可以根據(jù)不同的工況采用最適合的工質(zhì)發(fā)電，靈活性比較強(qiáng)。四、 低溫余熱發(fā)電機(jī)組主要設(shè)備簡介1) 換熱器

6、低溫余熱發(fā)電機(jī)組的換熱器包括三個(gè)部分：預(yù)熱器、蒸發(fā)器、冷凝器。預(yù)熱器與蒸發(fā)器是機(jī)組的取熱設(shè)備，負(fù)責(zé)將能量從余熱流體中吸收出來。取熱技術(shù)是余熱利用發(fā)電的第一步，只有確定出理想的取熱方式和相應(yīng)的換熱器形式，才可以完成后續(xù)的發(fā)電過程。針對低溫發(fā)電換熱特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了“殼管式預(yù)熱器+滿液式蒸發(fā)器”的組合式蒸發(fā)器，利用殼管式換熱器為過冷液體提供較大換熱流程，以滿足較大溫升；利用滿液式蒸發(fā)器高效的沸騰換熱和儲液量大，穩(wěn)定的提供有機(jī)工質(zhì)的飽和蒸汽。在組合式蒸發(fā)器中，預(yù)熱器將過冷液體加熱到接近飽和，而蒸發(fā)器出口的工質(zhì)氣體過熱度在1 左右。而冷凝器是發(fā)電機(jī)組的散熱設(shè)備，在有機(jī)朗肯循環(huán)的實(shí)現(xiàn)過程中，冷凝器至關(guān)重要，良

7、好的散熱效果，可以降低冷凝溫度，提高發(fā)電效率。可以根據(jù)不同的實(shí)際情況選用不同的冷凝器：蒸發(fā)式冷凝器。管殼式冷凝器、風(fēng)冷式冷凝器。換熱技術(shù)的主要技術(shù)特點(diǎn)是：l 加大低溫余熱的取熱溫差，以便能夠更大量地利用低溫余熱，目前的單級換熱取熱溫差可達(dá)到20 以上，如管殼式換熱器。l 降低流體間的換熱溫差，以使發(fā)電溫度盡可能提高，并以提高換熱設(shè)備的熱效率。目前的換熱技術(shù)可使流體間的換熱溫差最小可達(dá)到1，如板式換熱器和熱管式換熱器。管殼式換熱器板式換熱器熱管式換熱器圖4各種換熱器目前的換熱器（各種換熱器圖如圖4所示）很難兼顧上述兩種優(yōu)良的品質(zhì)，同時(shí)工業(yè)余熱的形態(tài)復(fù)雜，余熱流體中的成分復(fù)雜，內(nèi)含酸性物質(zhì)和顆粒物

8、質(zhì)是常見的。因此取熱用換熱器需要你根據(jù)實(shí)際情況采用不同的材質(zhì)和形式以解決換熱設(shè)備的防酸問題和防堵問題。2) 螺桿膨脹機(jī)余熱發(fā)電機(jī)組采用汽液全流雙螺桿膨脹機(jī)作為系統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)力輸出設(shè)備，螺桿膨脹機(jī)是一種依據(jù)容積變化原理工作的雙軸回轉(zhuǎn)式螺桿機(jī)械。它的結(jié)構(gòu)與螺桿壓縮機(jī)基本相同，主要由一對螺桿轉(zhuǎn)子、缸體、軸承、同步齒輪、密封組件以及聯(lián)軸節(jié)等零件組成，結(jié)構(gòu)簡單，其氣缸呈兩圓相交的“”字形，兩根按一定傳動(dòng)比反向旋轉(zhuǎn)相互嚙合的螺旋形陰、陽轉(zhuǎn)子平行地置于氣缸中。其工作過程如下圖：圖5螺桿膨脹機(jī)的工作過程 它具有結(jié)構(gòu)簡單運(yùn)行平穩(wěn)、易維護(hù)、經(jīng)久耐用等特點(diǎn)，是目前唯一能適應(yīng)汽、水兩相介質(zhì)的動(dòng)力機(jī)。與汽輪機(jī)相比，他不需

9、要對工質(zhì)的過熱度進(jìn)行嚴(yán)格控制，拓寬了發(fā)電機(jī)組的適用領(lǐng)域。目前天津大學(xué)與易通集團(tuán)正全力開發(fā)更加高效的螺桿膨脹機(jī)，從其機(jī)體的形式和螺桿的線型入手，新一代的螺桿膨脹機(jī)必將會對整個(gè)發(fā)電機(jī)組性能的提升和發(fā)電效率的提高產(chǎn)生巨大的提升。3) 上網(wǎng)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)：含機(jī)組控制設(shè)備和發(fā)電上網(wǎng)電氣兩部分組成。機(jī)組控制可實(shí)現(xiàn)無人值守，并實(shí)時(shí)采集和記錄發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)；并網(wǎng)方式采用國內(nèi)先進(jìn)的自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)并網(wǎng)和下網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷狀態(tài)的并網(wǎng)和掛網(wǎng)技術(shù)，達(dá)到高效、節(jié)能、穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化控制的目的，并最大程度地減少操作崗位定員，以降低成本。并網(wǎng)送電后，電能直接輸入企業(yè)的電網(wǎng)，驅(qū)動(dòng)各種用電器，并網(wǎng)不會對電網(wǎng)的供

10、電品質(zhì)帶來任何影響。機(jī)組的自動(dòng)保護(hù)控制系統(tǒng)，會在機(jī)組遇到突發(fā)情況下，迅速切斷發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的連接，并且降低螺桿機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，確保電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的安全。五、低溫余熱發(fā)電技術(shù)研究進(jìn)展1992天津大學(xué)承擔(dān)國家“八五”攻關(guān)計(jì)劃完成單循環(huán)全流發(fā)電機(jī)組（見圖6），已經(jīng)投入使用，主要用于150以上的余熱發(fā)電，最大機(jī)組已經(jīng)達(dá)到500 kW左右；目前國內(nèi)企業(yè)的低溫發(fā)電機(jī)組的最低發(fā)電溫度一般在120以上。如江西華電、開山集團(tuán)等。美國UTC聯(lián)合技術(shù)公司最早開發(fā)實(shí)現(xiàn)工業(yè)級機(jī)組技術(shù)，最低發(fā)電溫度為80，使用渦旋式動(dòng)力膨脹機(jī)，發(fā)電功率260 kW（如圖7所示）；法國目前尚在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)過程中，最低發(fā)電溫度為80，使用雙螺桿

11、式動(dòng)力膨脹機(jī)，發(fā)電功率50 kW（如圖8所示）。圖6 項(xiàng)目試驗(yàn)機(jī)組圖7 美國發(fā)電機(jī)組圖8 法國發(fā)電機(jī)組2009年天津大學(xué)承擔(dān)國家“九七三”計(jì)劃研究的雙循環(huán)全流發(fā)電技術(shù)，主要用于6090的自然能、工業(yè)余熱能實(shí)施發(fā)電。適用于工業(yè)冷卻水、工業(yè)排放蒸汽等余熱資源。圖9為本項(xiàng)目10千瓦低溫?zé)崴l(fā)電機(jī)組檢測運(yùn)行照片。圖9 10千瓦低溫?zé)崴l(fā)電機(jī)組檢測運(yùn)行圖本技術(shù)及產(chǎn)品主要的技術(shù)特點(diǎn)為：實(shí)現(xiàn)60 以上的低溫余熱發(fā)電，這是目前環(huán)境溫度下，國內(nèi)外最低的發(fā)電溫度；較好實(shí)現(xiàn)能源的梯級利用，提高一次能源利用率，具有明顯的節(jié)能效果。 可回收各種形態(tài)的工業(yè)余熱，使排放溫度極大地降低；回收余熱發(fā)電后可降低環(huán)境排放廢熱量和溫

12、度，環(huán)境效益明顯。利用余熱生產(chǎn)工業(yè)電力，節(jié)省等量的生產(chǎn)用電；系統(tǒng)構(gòu)造簡單、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)并網(wǎng)及下網(wǎng)，適合熱量和溫度波動(dòng)的發(fā)電生產(chǎn)過程；建設(shè)及運(yùn)行方便、運(yùn)行費(fèi)用較低。余熱產(chǎn)生發(fā)電效益，變廢熱為資源，是可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)模式，發(fā)展前景廣闊。本系統(tǒng)與國內(nèi)外同類系統(tǒng)相比，有以下優(yōu)勢：采用有機(jī)工質(zhì)飽和蒸汽膨脹：采用雙螺桿膨脹機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽輪機(jī)，膨脹效率高，適用于各種相態(tài)的流體；新型的發(fā)電工質(zhì)TD-2#:完成了55-65 低溫?zé)嵩窗l(fā)電運(yùn)行測試，能更有效的利用工業(yè)余熱；新型發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì):利用天津大學(xué)所設(shè)計(jì)的組合式蒸發(fā)器，可穩(wěn)定的產(chǎn)生有機(jī)工質(zhì)飽和蒸汽，使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠。簡易的機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：機(jī)組采用了內(nèi)潤滑

13、技術(shù)，是設(shè)備的自耗電量減少，結(jié)構(gòu)形式簡單，運(yùn)行管理簡單，維修方便。對比以上技術(shù)特征可見，本項(xiàng)目的技術(shù)水平在國際上是先進(jìn)的，不低于國際現(xiàn)有的發(fā)展水平。在國內(nèi)是領(lǐng)先的，產(chǎn)品的優(yōu)秀性能將填補(bǔ)國內(nèi)的空白。2012八月份天津大學(xué)與山西易通環(huán)能科技集團(tuán)有限公司合作至今，不斷優(yōu)化低溫余熱發(fā)電機(jī)組，使其更加適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用，目前低溫發(fā)電裝備的單機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到300 kWh。六、 低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域能源領(lǐng)域中的生產(chǎn)工藝一般都伴隨著工業(yè)余熱的產(chǎn)生，而我國八大能源行業(yè)的能源消耗量占我國工業(yè)能耗的70%以上。本項(xiàng)技術(shù)將為工業(yè)余熱提供相應(yīng)的發(fā)電裝備。目前低溫發(fā)電裝備的單機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到300 kWh。圖10 300

14、kWh低溫發(fā)電機(jī)組以下的案例可以顯示出余熱問題的嚴(yán)重性及本項(xiàng)技術(shù)的適用性。l 高爐工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 冶金行業(yè)主要余熱形式： 高爐沖渣水及其沖渣水蒸發(fā)出的乏蒸汽余熱的溫度及流量：沖渣水70-90，流量1000-1500t/h；乏蒸汽90以上，流量50-80t/h余熱的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、水量損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染高爐數(shù)量： 約計(jì)1000座以上低溫發(fā)電量及效果：產(chǎn)生2-3MWh工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 濕析焦工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 焦炭行業(yè)主要余熱形式： 沖焦水及其沖焦水蒸發(fā)出的乏蒸汽余熱的溫度及流量：沖焦水70-80，流量7

15、00-1000t/h；乏蒸汽90以上，流量40-50t/d余熱的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、水量損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染煉焦?fàn)t數(shù)量： 不詳?shù)蜏匕l(fā)電量及效果：產(chǎn)生0.5-1.0MWh工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 干洗焦工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 焦炭行業(yè)主要余熱形式： 余熱鍋爐排放煙氣余熱的溫度及流量：150，流量1-10萬立方/時(shí)余熱的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染煉焦?fàn)t數(shù)量： 不詳?shù)蜏匕l(fā)電量及效果：產(chǎn)生0.3-0.5MWh工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 工業(yè)窯爐工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)

16、域： 建材行業(yè)主要余熱形式： 窯爐排放煙氣余熱的溫度及流量：650-150，流量2-10萬立方/時(shí)余熱的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染工業(yè)窯爐數(shù)量： >10000個(gè) 低溫發(fā)電量及效果：產(chǎn)生0.1-1.0MWh工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 冶煉爐工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 冶金行業(yè)主要余熱形式： 排放煙氣余熱的溫度及流量：150-80，流量15-20萬立方/時(shí)余熱的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染冶煉爐數(shù)量： >5000個(gè) 低溫發(fā)電量及效果：產(chǎn)生0.5-1.0MWh工業(yè)電

17、力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 燃煤發(fā)電工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 電力行業(yè)主要余熱形式： 鍋爐排污蒸汽、排放煙氣余熱的溫度及流量：排污蒸汽溫度135，約計(jì)流量2t/h（100噸鍋爐）；煙氣溫度150-100，流量6-8萬立方/時(shí)余熱的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、水量損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染鍋爐數(shù)量： 超過10000臺低溫發(fā)電量及效果：產(chǎn)生0.5-0.8MWh工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 核能發(fā)電工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 電力行業(yè)主要余熱形式： 冷卻水余熱的溫度及流量：冷卻水溫度145-200，流量約計(jì)20萬立方/時(shí)以上余熱的去處： 排放大

18、氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、水量損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染反應(yīng)堆數(shù)量： 不詳?shù)蜏匕l(fā)電量及效果：產(chǎn)生200-250MWh工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 電解液工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 電鍍行業(yè)主要余熱形式： 電解液余熱的溫度及流量：溫度85，流量約計(jì) 立方/時(shí)以上余熱的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、水量損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染生產(chǎn)線數(shù)量： >5000條低溫發(fā)電量及效果：產(chǎn)生 MWh工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 化工生產(chǎn)余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 化工行業(yè)主要余熱形式： 合成過程、反應(yīng)過程釋放熱余熱的溫度及流量：溫度8

19、5-120，流量不確定余熱的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、水量損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染過程數(shù)量： 數(shù)量巨大低溫發(fā)電量及效果：產(chǎn)生工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 化工精餾工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 化工行業(yè)主要余熱形式： 精餾產(chǎn)品蒸汽冷凝熱余熱的溫度及流量：溫度85，流量不確定余熱的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、水量損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染過程數(shù)量： 數(shù)量巨大低溫發(fā)電量及效果：產(chǎn)生工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 動(dòng)力設(shè)備工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 不確定主要余熱形式： 設(shè)備運(yùn)行廢熱余熱的溫度及流量：溫度85-

20、120，流量不確定余熱的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、水量損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染設(shè)備數(shù)量： 數(shù)量巨大低溫發(fā)電量及效果：產(chǎn)生工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 油田地下余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 石油開采行業(yè)主要余熱形式： 油拌水余熱的溫度及流量：溫度105-85，流量約計(jì)100立方/時(shí)以上余熱的去處： 回灌地下產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失油井?dāng)?shù)量： >5000口低溫發(fā)電量及效果：產(chǎn)生0.1-0.06MWh工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 煉化工藝余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 石油化工行業(yè)主要余熱形式： 工業(yè)冷卻水、廢熱蒸汽余熱的溫度及流量：溫度85-

21、70，流量約計(jì) 10萬立方/時(shí)以上余熱的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、水量損失、熱島效應(yīng)、 溫室效應(yīng)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染企業(yè)數(shù)量： >30家低溫發(fā)電量及效果：產(chǎn)生50-100MWh工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 低溫冷能工藝余冷所屬行業(yè)領(lǐng)域： 天然氣行業(yè)主要余冷形式： 儲氣罐冷能余冷的溫度及流量：溫度-165，罐儲量10立方/個(gè)，冷能數(shù)量巨大余冷的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：冷能損失儲氣罐數(shù)量： >100座低溫發(fā)電量及效果：使用海水或環(huán)境空氣發(fā)電約計(jì)4MWh，工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 造紙業(yè)余熱所屬行業(yè)領(lǐng)域： 造紙行業(yè)主要余熱形

22、式： 廢熱蒸汽余熱的溫度及流量：溫度100，流量約計(jì)4-8t/h不定余熱的去處： 排放大氣產(chǎn)生的效應(yīng)與后果：熱能損失、水量損失、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、資源浪費(fèi)、環(huán)境污染企業(yè)數(shù)量： >1000家低溫發(fā)電量及效果：產(chǎn)生0.5-1.0MWh工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年；節(jié)能減排l 天然能源所屬行業(yè)領(lǐng)域： 清潔能源主要熱形式： 太陽能、地?zé)崮軣釡囟龋?溫度85-60低溫發(fā)電量及效果：產(chǎn)生工業(yè)電力回用，投資回收期2-4年，節(jié)省礦物能源。七、低溫余熱發(fā)電機(jī)組工程應(yīng)用實(shí)例1) 低溫余熱發(fā)電與精餾系統(tǒng)的聯(lián)合運(yùn)行試驗(yàn)化工領(lǐng)域中精餾工藝一直是將精餾塔出來的蒸汽產(chǎn)品通過冷凝器冷凝成液態(tài)，并將全部冷凝余熱排放

23、到室外。這種生產(chǎn)工藝不僅浪費(fèi)能源，還造成了環(huán)境的熱污染。針對這種現(xiàn)狀，本實(shí)驗(yàn)首次用低溫發(fā)電機(jī)組取代原系統(tǒng)中的冷凝器，利用蒸汽余熱實(shí)施發(fā)電，在滿足原工藝要求的同時(shí)最大限度的回收這部分余熱資源，減少環(huán)境熱污染，這項(xiàng)技術(shù)的組合在化工領(lǐng)域?qū)⑹且粋€(gè)重大突破。l 原精餾工藝流程原精餾工藝系統(tǒng)是由導(dǎo)熱油爐循環(huán)加熱精餾塔釜中的物料，液態(tài)的物料經(jīng)加熱蒸發(fā)變成氣態(tài)，通過精餾塔進(jìn)入精餾塔上方的冷凝器，氣態(tài)物料進(jìn)入冷凝器后被冷卻水冷凝為液態(tài)進(jìn)入回液裝置，液態(tài)物料一部分作為餾出液取出，其余部分再由回液裝置進(jìn)入精餾塔中，如此循環(huán)。而冷卻水則回流到冷卻塔，經(jīng)冷卻后再由水泵打入冷凝器，如此循環(huán)。具體流程如圖7示。圖7原精餾工

24、藝流程圖l 改造后的精餾工藝流程改造后的精餾工藝只是將低溫發(fā)電機(jī)組替代了原工藝中的冷凝器，其他設(shè)備流程完全不變。由精餾塔上升的氣態(tài)物料直接進(jìn)入發(fā)電機(jī)組的蒸發(fā)器側(cè)，有機(jī)工質(zhì)膨脹后的乏汽進(jìn)入冷凝器冷凝成為飽和液體，由工質(zhì)循環(huán)泵加壓進(jìn)入蒸發(fā)器，完成循環(huán)。而氣態(tài)物料被有機(jī)工質(zhì)吸收熱量后冷凝成液態(tài)流入儲液罐中，一部分作為回流液由液體循環(huán)泵加壓打入精餾塔中，其余則作為餾出液取出。具體流程如圖37所示。圖8改造后的精餾工藝流程圖2) 淄博藍(lán)帆塑膠余熱發(fā)電工程l 工程簡介本工程位于山東省淄博市某塑膠工廠。塑膠工藝生產(chǎn)中每單條生產(chǎn)線的廢氣排放溫度在160 左右，每小時(shí)排放量為2萬立方，排放前利用冷卻水冷卻至50

25、 ，使其中的化工原料得以冷凝回收，冷卻熱量和廢氣的剩余熱量則全部排放大氣。同等的生產(chǎn)線該企業(yè)有84條之多，其每天對外排放的熱量可達(dá)到140萬kWh。l 余熱利用本工程利用一種結(jié)合塑膠生產(chǎn)工藝，利用其過程中廢氣中的低溫余熱發(fā)電的耦合技術(shù)與設(shè)備。利用160 -50 這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)的低溫?zé)嵩矗捎锰囟ǖ娜靼l(fā)電循環(huán)，產(chǎn)生高品位電能，并將電力自用或上網(wǎng)，以解決現(xiàn)有大型化工企業(yè)余熱利用率低及電力緊張的雙重問題。原有塑膠工藝示意圖見圖9-a，生產(chǎn)線的廢熱氣（160）通過排放管路中進(jìn)入水冷卻換熱器，熱量被冷卻水帶走，廢氣被冷卻至工藝要求溫度50，進(jìn)入后續(xù)物料回收工藝流程。而冷卻水則進(jìn)入冷卻塔，將攜帶的熱量散

26、發(fā)至大氣。(a)(b) 圖9 工藝流程圖(a:原塑膠工藝流程圖;b: 低溫發(fā)電機(jī)組與原有工藝耦合示意圖)本工程利用廢熱氣體的熱量實(shí)施發(fā)電，采用蒸發(fā)器代替原有工藝中的水冷卻器，并將蒸發(fā)器獲取的熱量輸送到低溫全流發(fā)電機(jī)組中，產(chǎn)生電力，改造后的示意圖如圖9-b所示。改造后的系統(tǒng)利用蒸發(fā)器替代原來工藝中的水冷卻換熱器，增加了低溫發(fā)電機(jī)組，即可實(shí)現(xiàn)對外輸出電力，同時(shí)保留使用原工藝中冷卻水泵及冷卻塔，不用再針對低溫發(fā)電機(jī)組重新布置冷卻水系統(tǒng)，亦可充分利用現(xiàn)有資源，具有回收電力、減少排放、施工方便、節(jié)約初投資等諸多優(yōu)點(diǎn)。圖10為發(fā)電機(jī)組的現(xiàn)場安裝圖。圖10 藍(lán)帆塑膠低溫發(fā)電機(jī)組安裝現(xiàn)場l 經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益應(yīng)用

27、本工程后，在保證廢熱氣冷卻后溫度達(dá)到要求的50 和不給原來工藝增加額外負(fù)荷的前提下，實(shí)現(xiàn)了低溫余熱發(fā)電。經(jīng)折算，本項(xiàng)目每年可節(jié)省標(biāo)煤97.71噸，CO2減排量2135噸，SO2減排量6.63，氮化物減排量為3.21噸，因此本項(xiàng)目產(chǎn)生了巨大的環(huán)境效益和節(jié)能效果3) 天津文體中心地?zé)岚l(fā)電工程l 工程簡介本工程位于天津市解放南路文體中心內(nèi)。天津地區(qū)擁有較為豐富的地?zé)豳Y源，盡量利用地?zé)豳Y源將有利于可在生能源的高效利用，緩解當(dāng)前能源緊張的局面。在建筑物內(nèi)部利用地?zé)崮苓M(jìn)行發(fā)電和制冷可有效降低建筑能耗。根據(jù)地質(zhì)資料顯示，項(xiàng)目所處地區(qū)的地?zé)峤?jīng)換熱器后可提供100m3/h的85熱水。l 地?zé)崂帽竟こ汤?5地

28、熱水，熱水通過管道進(jìn)入低溫發(fā)電機(jī)組蒸發(fā)器，經(jīng)過取熱后熱水溫度降為75，降溫后的熱水仍可以作為吸收式制冷和供暖所需的熱源。同時(shí)發(fā)電機(jī)組可輸出50kw的高品質(zhì)電能，供建筑物用電設(shè)備所用或并入電網(wǎng)。圖11 地?zé)岚l(fā)電藝流程圖目前該機(jī)組已經(jīng)安裝完成，年發(fā)電量為80萬度電，滿足該小區(qū)居民用電圖12天津零能耗建筑示范工程 4) 中核工業(yè)集團(tuán)百斯頓科技公司太陽能發(fā)電工程l 工程簡介太陽能是可再生的綠色能源。白天，在標(biāo)準(zhǔn)太陽光照下，即大氣質(zhì)量AM1.5、溫度為25的條件下，輻射強(qiáng)度為1000W/m2，如果可以把這些能量用來發(fā)電，我們的能源緊張的問題肯定能得到緩解。若發(fā)電效率達(dá)到一定值，肯定能解決能源緊張和現(xiàn)有的化石燃料污染環(huán)境的問題。中核工業(yè)集團(tuán)百斯頓科技公司在這種理念指導(dǎo)下，搭建了太陽能發(fā)電試驗(yàn)臺。l 太陽能利用集熱器吸收太陽輻照，集熱器內(nèi)換熱介質(zhì)溫度升高，換熱介質(zhì)通過蒸發(fā)器把熱量傳給有機(jī)工質(zhì)。有機(jī)工質(zhì)在蒸發(fā)器中定壓加熱，高壓的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；膨脹機(jī)尾部排出的有機(jī)工