鋼鐵行業(yè)低品位余熱有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）透平發(fā)電技術(shù)規(guī)范-編制說(shuō)明

《鋼鐵行業(yè)低品位余熱有機(jī)朗肯（ORC）透平發(fā)電技術(shù)規(guī)范》

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明

一、工作簡(jiǎn)況

1、任務(wù)來(lái)源

本項(xiàng)目是依據(jù)CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)文件下達(dá)的項(xiàng)目計(jì)劃，《鋼鐵行業(yè)低品位余熱有機(jī)朗肯

（ORC）透平發(fā)電技術(shù)規(guī)范》，計(jì)劃號(hào)：CSTMLX010000808-2021。主要起草單位:北京華

晟環(huán)能科技有限公司、包鋼集團(tuán)、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院等。

有機(jī)朗肯（ORC）技術(shù)是可將低品位余熱高效利用，發(fā)電是主要部分，鋼鐵企業(yè)低品位

余熱資源利用價(jià)值高，資源豐富，本次制定將范圍擴(kuò)大，

2、主要工作過(guò)程

第一階段：成立起草小組

2021年3月15日組織召開《鋼鐵行業(yè)低品位余熱有機(jī)朗肯（ORC）透平發(fā)電技術(shù)規(guī)范》

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制組成立暨首次工作會(huì)議。由冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、北京華晟環(huán)能科技有限

公司、包鋼集團(tuán)等標(biāo)準(zhǔn)編制組成員出席了會(huì)議，以及研究院、河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司等單位

專家出席了會(huì)議。

會(huì)議討論并確定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目《鋼鐵行業(yè)低品位余熱有機(jī)朗肯（ORC）透平發(fā)電技術(shù)

規(guī)范》的編制工作分工、工作計(jì)劃、工作進(jìn)度及時(shí)間節(jié)點(diǎn)，各參編單位領(lǐng)導(dǎo)及專家著重針對(duì)

標(biāo)準(zhǔn)編制原則、編制重點(diǎn)問題、編制大綱、標(biāo)準(zhǔn)草案等內(nèi)容提出和交換了意見和建議。

第二階段：調(diào)研和資料收集及分析

2021年4月-6月，為做好標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行查詢、歸類、匯總，重點(diǎn)研

究和分析了以下相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：GB50049小型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50660大中型火力發(fā)電

廠設(shè)計(jì)規(guī)范、DL/T893電站汽輪機(jī)名稱術(shù)語(yǔ)。并實(shí)地調(diào)研了包鋼CSP余熱區(qū)域綜合利用項(xiàng)目

運(yùn)行情況。

第三階段：形成內(nèi)部討論稿

2021年6月-10月，經(jīng)過(guò)冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、包鋼集團(tuán)等參編單位對(duì)《鋼鐵行業(yè)

低品位余熱有機(jī)朗肯（ORC）透平發(fā)電技術(shù)規(guī)范》草案的溝通、修改與完善，形成了工作組內(nèi)

部討論稿，并先期以函件的形式下發(fā)給參編單位進(jìn)行審查與意見的征集。編制組根據(jù)參編單

位的意見進(jìn)行修改完善后形成內(nèi)部討論稿。

第四階段；形成征求意見稿

2021年11月組織召開了《鋼鐵行業(yè)低品位余熱有機(jī)朗肯（ORC）透平發(fā)電技術(shù)規(guī)范》標(biāo)

準(zhǔn)討論會(huì)。編制組在專家意見的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改完善形成征求意見稿。

第五階段；征求意見形成送審稿

2021年12月，征求意見稿在鋼標(biāo)委網(wǎng)站予以公示。

第六階段；審定及形成報(bào)批稿

2020年8月21日，鋼標(biāo)委召開網(wǎng)絡(luò)審定會(huì)對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行審定，結(jié)合會(huì)議紀(jì)要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)送

審稿及編制說(shuō)明進(jìn)行修改完善，形成報(bào)批稿。

3、主要參加單位和工作組成員

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則

1．響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策，體現(xiàn)科技進(jìn)步和加強(qiáng)市場(chǎng)引導(dǎo)。

2．體現(xiàn)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，加強(qiáng)市場(chǎng)準(zhǔn)入要求，規(guī)范市場(chǎng)。

3．結(jié)合國(guó)內(nèi)外的實(shí)際情況，在調(diào)研包鋼CSP余熱區(qū)域綜合利用項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，制定合理

的技術(shù)要求及規(guī)范。

4．標(biāo)準(zhǔn)編寫按GB/T1.1等標(biāo)準(zhǔn)編制。

三、制定本標(biāo)準(zhǔn)的目的和意義

該項(xiàng)目符合中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部《國(guó)家工業(yè)節(jié)能技術(shù)裝備推薦目錄2018》工

業(yè)節(jié)能技術(shù)中重點(diǎn)行業(yè)節(jié)能改造技術(shù)2中（基于標(biāo)準(zhǔn)兆瓦級(jí)透平熱電聯(lián)供機(jī)組的低品位余熱

發(fā)電技術(shù)，即是采用低沸點(diǎn)的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)行朗肯循環(huán)，通過(guò)利用低品位余熱，形成高溫高壓

的有機(jī)工質(zhì)蒸汽，推動(dòng)透平機(jī)膨脹做功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)熱-電-冷三聯(lián)供，實(shí)現(xiàn)不穩(wěn)

定熱源及低品位余熱的綜合利用。）的要求；符合由工信部、科技部、財(cái)政部、國(guó)資委共同發(fā)

布的《國(guó)家重大技術(shù)裝備自主創(chuàng)新指導(dǎo)目錄2012版》中8.4.5條文中，超低溫余熱回收利用

設(shè)備，有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)ORC透平技術(shù)。國(guó)家在2016年發(fā)布的《十三五節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展

規(guī)劃》中，對(duì)于余熱能源回收利用中，指出加強(qiáng)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)中低品位

余熱余壓資源回收利用。

目前我國(guó)鋼鐵工業(yè)用能效率低下，每噸標(biāo)準(zhǔn)煤的產(chǎn)出效率僅相當(dāng)于日本的10.3%，美國(guó)

的28.6%，鋼鐵工業(yè)用能中約65%的能源轉(zhuǎn)化為余熱能源，其中溫度低于350度的低品位能源，

約占余熱能源的60%，我國(guó)鋼鐵冶金余熱總量相當(dāng)于達(dá)每年15000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，目前平均的

余熱回收水平僅為30%，主要原因?yàn)槲覈?guó)現(xiàn)有技術(shù)難于回收數(shù)量龐大的低品位余熱，據(jù)報(bào)道

這些余熱如果用來(lái)發(fā)電，相當(dāng)于三個(gè)三峽的發(fā)電量。目前還無(wú)法有效地回收利用，利用效率

極低，主要是冬季取暖和夏季放散。

鋼鐵行業(yè)低品位余熱有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）透平發(fā)電技術(shù)是利用鋼鐵企業(yè)低品位余熱，

使用低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)（烷烴類或制冷劑等）作為循環(huán)介質(zhì)，產(chǎn)生壓力很高的有機(jī)蒸氣來(lái)進(jìn)入

特殊的膨脹透平來(lái)推動(dòng)轉(zhuǎn)子發(fā)電的節(jié)能技術(shù)。由于有機(jī)工質(zhì)的沸點(diǎn)低，所以在低品位余熱下

就可以蒸發(fā)出壓力很高的有機(jī)蒸氣，目前最低的余熱利用發(fā)電溫度為85℃，能源利用率大大

的提高，且能夠使用熱電冷聯(lián)供，解決了鋼鐵企業(yè)低品位余熱的利用難題。對(duì)于鋼鐵、冶金、

石化、造紙、等行業(yè)及大量的地?zé)豳Y源，能有效地最大效率的利用此低品位余熱，為目前節(jié)

能減排的重點(diǎn)。該技術(shù)已在包鋼等鋼鐵企業(yè)成功應(yīng)用，且運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果顯著，以包鋼

為例，按自耗電按15%、采暖天數(shù)6個(gè)月、采暖期有效利用系數(shù)0.7、年運(yùn)行時(shí)間8000小

時(shí)計(jì)算，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3595.47tce/a，急需在鋼鐵行業(yè)推廣應(yīng)用。但目前尚無(wú)相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，

嚴(yán)重影響著該技術(shù)在業(yè)內(nèi)推廣，急需統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)填補(bǔ)空白，以促進(jìn)先進(jìn)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，推

動(dòng)行業(yè)節(jié)能減排。

四、國(guó)內(nèi)外技術(shù)情況

鋼鐵行業(yè)低品位余熱有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）透平發(fā)電技術(shù)最早于七十年代起源于以色列，

在世界各國(guó)都有研究。國(guó)外生產(chǎn)企業(yè)主要有：以色列ORMAT公司，德國(guó)GMK公司、意大利

TURBODEN、法國(guó)ENTETIME公司、美國(guó)SUNSI公司。國(guó)內(nèi)主要研究企業(yè)主要有：昆明理工、

天津大學(xué)、西安交通大學(xué)、中船重工711和703研究所、北京華晟、開山股份等。目前國(guó)外

對(duì)我國(guó)實(shí)施技術(shù)封鎖。為了大大降低成本，為國(guó)內(nèi)低溫余熱行業(yè)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。近年來(lái)，

國(guó)內(nèi)投入了大量的資金進(jìn)行研發(fā)并與國(guó)外企業(yè)合作，目前研發(fā)的有機(jī)朗肯循環(huán)基于標(biāo)準(zhǔn)兆瓦

級(jí)ORC余熱利用機(jī)組已在包鋼加熱爐煙氣余熱利用中穩(wěn)定運(yùn)行，急需在鋼鐵、石化等企業(yè)迅

速推廣應(yīng)用，可解除技術(shù)封鎖。

五、主要內(nèi)容說(shuō)明

1．適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼鐵行業(yè)余熱低品余熱發(fā)電工作，適用于設(shè)計(jì)、改造、運(yùn)行維護(hù)中的有機(jī)

工質(zhì)系統(tǒng)優(yōu)化工作。

2．．原理與流程

2.1.工作原理

鋼鐵生產(chǎn)流程中產(chǎn)生的低品位余熱，經(jīng)余熱回收裝置把低品位余熱轉(zhuǎn)化為熱水（或蒸汽），

由管道輸送至蒸發(fā)器加熱有機(jī)工質(zhì)，熱水（或蒸汽）冷卻后的回水（或凝結(jié)水）再由管道輸

送至余熱回收裝置吸收低品位余熱，吸熱和放熱連續(xù)循環(huán)。

熱水（或蒸汽）在蒸發(fā)器中加熱有機(jī)工質(zhì)，產(chǎn)生的具有一定壓力和溫度的工質(zhì)過(guò)熱氣體

引入ORC透平機(jī)，經(jīng)過(guò)膨脹做功將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，最終ORC透平機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)發(fā)電

機(jī)上具有磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)子，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成了電能。

2.2.工藝流程

3．技術(shù)要求

3.1.低品位余熱資源品質(zhì)

通過(guò)對(duì)煙氣資源特性、煙氣成分、煙氣壓力等進(jìn)行分析，為低品位余熱有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)

電系統(tǒng)及方案提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

3.2.通過(guò)對(duì)低壓飽和蒸汽特性、參數(shù)、流量等進(jìn)行分析，為低品位余熱有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電

系統(tǒng)及方案提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

3.3.裝機(jī)方案

根據(jù)余熱品質(zhì)和余熱收集能量，通過(guò)熱力計(jì)算和經(jīng)濟(jì)分析，確定機(jī)組容量及方案。

3.4工況條件

定義了閥門全開工況（VWO）、最大連續(xù)運(yùn)行工況（TMCR）、額定工況（THA）；

3.5總平面布置

總平面布置應(yīng)符合GB50016、GB50029、GB50049的有關(guān)規(guī)定。

4煙氣余熱回收系統(tǒng)

4.1煙氣系統(tǒng)

從運(yùn)行、檢修等方面考慮，提出了對(duì)煙氣系統(tǒng)的設(shè)置要求；

4.2余熱鍋爐

提出余熱鍋爐的配置原則。

對(duì)熱水型余熱鍋爐的系統(tǒng)配置提出要求。

5.有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)系統(tǒng)

5.1透平發(fā)電機(jī)組

對(duì)透平發(fā)電機(jī)組的選型及設(shè)置提出要求。

5.2設(shè)備選型

5.2.1蒸發(fā)器

蒸發(fā)器傳熱方式、結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造等進(jìn)行了規(guī)范，并提出工質(zhì)側(cè)和熱側(cè)的

設(shè)計(jì)參數(shù)、測(cè)點(diǎn)設(shè)置的要求、安全防護(hù)的要求。

5.2.2工質(zhì)泵

規(guī)定了工質(zhì)泵的配置原則、流量和揚(yáng)程的選擇原則。

5.2.3冷凝器

冷凝器傳熱方式、結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造等進(jìn)行了規(guī)范，并提出工質(zhì)側(cè)和熱側(cè)的設(shè)

計(jì)參數(shù)、測(cè)點(diǎn)設(shè)置的要求、安全防護(hù)的要求。

5.2.4有機(jī)工質(zhì)儲(chǔ)罐

有機(jī)工質(zhì)儲(chǔ)罐應(yīng)符合GB/T150的規(guī)定，規(guī)定了設(shè)計(jì)壓力、安全泄壓、材料、測(cè)點(diǎn)等技術(shù)

規(guī)范。

5.3系統(tǒng)要求

提出了有機(jī)工質(zhì)的系統(tǒng)設(shè)置要求，旁路系統(tǒng)設(shè)置要求、有機(jī)工質(zhì)充放系統(tǒng)、ORC抽真空

系統(tǒng)要求。

汽水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)定。

6.給排水系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、電氣設(shè)備及系統(tǒng)、熱工自動(dòng)化、采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)、

建筑結(jié)構(gòu)、輔助及附屬設(shè)施等系統(tǒng)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

六、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況

本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利內(nèi)容。

七、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況

本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼鐵行業(yè)低品位余熱發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化工作，適用于設(shè)計(jì)、改造、運(yùn)行維護(hù)

中的系統(tǒng)優(yōu)化工作。

鋼鐵工業(yè)用能中約65%的能源轉(zhuǎn)化為余熱能源，其中溫度低于350度的低品位能源，約

占余熱能源的60%，我國(guó)鋼鐵冶金余熱總量相當(dāng)于達(dá)每年15000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，目前平均的余

熱回收水平僅為30%，按照本技術(shù)進(jìn)行余熱發(fā)電量10%進(jìn)行測(cè)算，全行業(yè)能夠產(chǎn)生發(fā)電量730

億kWh，預(yù)計(jì)能夠節(jié)約2200萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

八、與國(guó)際、國(guó)外對(duì)比情況

沒有對(duì)應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，故標(biāo)準(zhǔn)不涉及采標(biāo)的問題。

九、與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及標(biāo)準(zhǔn)，特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性

與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)無(wú)重復(fù)和矛盾，是標(biāo)準(zhǔn)體系的補(bǔ)充。

十、重大分歧意見的處理經(jīng)過(guò)和依據(jù)

十一、標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)水平建議

本標(biāo)準(zhǔn)為推薦性團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。

十二、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

希望國(guó)家有關(guān)部門盡快對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行審查、發(fā)布和實(shí)施，盡快在鋼鐵行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制工作組

《鋼鐵行業(yè)低品位余熱有機(jī)朗肯（ORC）透平發(fā)電技術(shù)規(guī)范》

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制說(shuō)明

一、工作簡(jiǎn)況

1、任務(wù)來(lái)源

本項(xiàng)目是依據(jù)CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)文件下達(dá)的項(xiàng)目計(jì)劃，《鋼鐵行業(yè)低品位余熱有機(jī)朗肯

（ORC）透平發(fā)電技術(shù)規(guī)范》，計(jì)劃號(hào)：CSTMLX010000808-2021。主要起草單位:北京華

晟環(huán)能科技有限公司、包鋼集團(tuán)、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院等。

有機(jī)朗肯（ORC）技術(shù)是可將低品位余熱高效利用，發(fā)電是主要部分，鋼鐵企業(yè)低品位

余熱資源利用價(jià)值高，資源豐富，本次制定將范圍擴(kuò)大，

2、主要工作過(guò)程

第一階段：成立起草小組

2021年3月15日組織召開《鋼鐵行業(yè)低品位余熱有機(jī)朗肯（ORC）透平發(fā)電技術(shù)規(guī)范》

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制組成立暨首次工作會(huì)議。由冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、北京華晟環(huán)能科技有限

公司、包鋼集團(tuán)等標(biāo)準(zhǔn)編制組成員出席了會(huì)議，以及研究院、河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司等單位

專家出席了會(huì)議。

會(huì)議討論并確定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目《鋼鐵行業(yè)低品位余熱有機(jī)朗肯（ORC）透平發(fā)電技術(shù)

規(guī)范》的編制工作分工、工作計(jì)劃、工作進(jìn)度及時(shí)間節(jié)點(diǎn)，各參編單位領(lǐng)導(dǎo)及專家著重針對(duì)

標(biāo)準(zhǔn)編制原則、編制重點(diǎn)問題、編制大綱、標(biāo)準(zhǔn)草案等內(nèi)容提出和交換了意見和建議。

第二階段：調(diào)研和資料收集及分析

2021年4月-6月，為做好標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行查詢、歸類、匯總，重點(diǎn)研

究和分析了以下相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：GB50049小型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50660大中型火力發(fā)電

廠設(shè)計(jì)規(guī)范、DL/T893電站汽輪機(jī)名稱術(shù)語(yǔ)。并實(shí)地調(diào)研了包鋼CSP余熱區(qū)域綜合利用項(xiàng)目

運(yùn)行情況。

第三階段：形成內(nèi)部討論稿

2021年6月-10月，經(jīng)過(guò)冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、包鋼集團(tuán)等參編單位對(duì)《鋼鐵行業(yè)

低品位余熱有機(jī)朗肯（ORC）透平發(fā)電技術(shù)規(guī)范》草案的溝通、修改與完善，形成了工作組內(nèi)

部討論稿，并先期以函件的形式下發(fā)給參編單位進(jìn)行審查與意見的征集。編制組根據(jù)參編單

位的意見進(jìn)行修改完善后形成內(nèi)部討論稿。

第四階段；形成征求意見稿

2021年11月組織召開了《鋼鐵行業(yè)低品位余熱有機(jī)朗肯（ORC）透平發(fā)電技術(shù)規(guī)范》標(biāo)

準(zhǔn)討論會(huì)。編制組在專家意見的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改完善形成征求意見稿。

第五階段；征求意見形成送審稿

2021年12月，征求意見稿在鋼標(biāo)委網(wǎng)站予以公示。

第六階段；審定及形成報(bào)批稿

2020年8月21日，鋼標(biāo)委召開網(wǎng)絡(luò)審定會(huì)對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行審定，結(jié)合會(huì)議紀(jì)要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)送

審稿及編制說(shuō)明進(jìn)行修改完善，形成報(bào)批稿。

3、主要參加單位和工作組成員

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則

1．響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策，體現(xiàn)科技進(jìn)步和加強(qiáng)市場(chǎng)引導(dǎo)。

2．體現(xiàn)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，加強(qiáng)市場(chǎng)準(zhǔn)入要求，規(guī)范市場(chǎng)。

3．結(jié)合國(guó)內(nèi)外的實(shí)際情況，在調(diào)研包鋼CSP余熱區(qū)域綜合利用項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，制定合理

的技術(shù)要求及規(guī)范。

4．標(biāo)準(zhǔn)編寫按GB/T1.1等標(biāo)準(zhǔn)編制。

三、制定本標(biāo)準(zhǔn)的目的和意義

該項(xiàng)目符合中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部《國(guó)家工業(yè)節(jié)能技術(shù)裝備推薦