从2010起中国能源消耗量就已经超越美国,到2020年中国能源消耗总量已经达到49.8亿吨标准煤,同比上升2.26%。随着我国经济的继续发展,以及人民对于物质生活的追求,未来能源消耗总量将继续提升。虽然我国能源结构不断调整,能源利用效率不断提升,但是不可再生资源的利用仍然在能源占据主要地位,因此合理利用余热资源成为如今解决能源短缺问题的重要措施。根据行业调查,各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%-67%,可回收率达60%,可回收利用的余热资源约为燃料消耗总量10%-40%。根据全国能源消费总量与可回收余热资源占比进行测算,2020年我国可回收余热总资源平均值约13亿吨标准煤。ORC余热发电的单机容量可从几千瓦到数千千瓦。青海工业余热发电
余热发电设备的优化与管理:(1)加强操作人员、工艺人员和技术人员的协调沟通,优化工艺操作,可采取滑参数启动”的操作方式,尽量缩短机组暖管、暖机时间,提高系统的运转率和发电量,保持锅炉设备的稳定运行,例如,当锅炉温度过低时,可采取小开度开旁路挡板的方法提高锅炉废气入口风温,从而提高锅炉蒸发量。(2)定期组织设备管理人员、操作人员、技术人员以及现场巡检人员召开专题技术例会,深入研讨系统运行过程中产生的问题,协调锅炉产气量、锅炉废气温度、锅炉进风量之间的关系,制定并落实有效的解决方案,确保发电系统长期处于稳定运行状态,提高发电效率。陕西蒸汽余热发电ORC低温发电机组整体采用撬装集装厢式,长×宽×高=7.5m×2.5m×2.8m。
ORC余热发电具有如下优点:(1)效率高,系统构成简单,不需要设置除氧、除盐、排污及疏放水设施;凝结器里一般处于略高于环境大气压力的正压,不需设置真空维持系统。(2)透平进排气压力高,所需通流面积较小,透平尺寸小。(3)使用干流体时,余热锅炉中不必设置过热段,工质蒸汽直接以饱和气体进透平膨胀做功。(4)能够实现远程控制,无人值守,需要极少的运行、维修人员,运行成本很低。(5)单机容量可从几千瓦到数千千瓦。(6)系统部件、设备可实现标准模块化生产,能缩短安装周期,降低其制造成本。适用于温度高于70℃以上的低温余热源。
余热资源等级划分工业余热主要指工业企业热能转换设备及用能设备在生产过程中排放的废热、废水、废气等低品位能源。利用余热回收技术将这些低品位能源加以回收利用,是节能的重要手段之一。按照余热资源载体的温度高低,可把余热资源按品味进行划分,温度高则表示余热资源的可做功能力高,即是所谓“高品位余热资源”。温度低,则表示该余热资源品味较低。余热资源的主要来源为:①烟气的余热;②高温产品和炉渣的余热;③冷却介质的余热;④可燃废气、废液和废料的余热;⑤废汽、废水余热;⑥化学反应余热。比较典型的低品位余热资源有:①锅炉(加热炉)等排放的烟气,一般在140~180℃;②高炉渣、炼钢渣的冲渣水,温度在60~90℃;③循环冷却水,大部分在30~50℃;油田采出水,在30~60℃。 采用ORC余热发电技术的具有适应性灵活的优点。
ORC低温余热发电系统热力性能分析:由于受到蒸发器窄点温差的约束,各工质对应系统的蒸发温度随着排烟温度的升高而增大。在相同排烟温度条件下,采用R600a、R236ea的系统蒸发温度高于其他工质,R245fa、R600对应系统的蒸发温度相对较高,R123与湿工质R161、R152a对应系统的蒸发温度相对较低且较为接近。工质流量随排烟温度的升高而减小,这是因为当蒸发器入口热源温度不变时,根据热平衡方程,系统总吸热量随着排烟温度的升高而减小,满足此时热负荷所需的工质流量下降。在相同排烟温度下,工质间的物性差异导致各工质对应系统的工质流量存在差异,所有系统中烷烃类干工质R600a、R600与湿工质的流量明显小于其他干工质,变化幅度也相对要小些,R236ea对应系统的流量较大且随排烟温度的变化幅度较大。余热的回收利用途径很多。陕西低温余热发电试验机组
ORC低温发电机组全自动化运行,一键起停,无人值守。青海工业余热发电
再按照余热供暖项目所在地,余热供暖项目主要集中在河北、山西、山东等工业省份。117个项目中,有一半以上(61个)位于河北,23个在山西,13个在山东,7个在天津,4个在天津,5个在辽宁,内蒙、陕西、黑龙江和吉林各有1个。尽管项目的地域分布与设备厂商的市场活动开展有关,但不可否认的是市场活动的活跃程度与地区对工业余热供暖的重视程度密切相关。余热供暖既解决了余热排放对环境的污染问题,也解决了取暖所需的能原问题,可谓是一举两得。青海工业余热发电