浅析余热发电的类型及其应用

　　摘 要：充分利用好废弃的余热资源是实现节能减排的一个重要的途径和方法。介绍了余热发电的概念及意义，提出了余热发电的类型及其应用，主要包括：低温余热发电，高温烟气余热发电，废气、废液余热发电，多余压差发电等。

　　关键词：余热发电;类型;应用

　　能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，在工业飞速发展、全球范围内能耗升高、能源短缺以及温室效应加剧的背景下，发展低碳环保、环境友好型经济成为了必然的选择。节能减排、开发利用节能新技术被喻为继煤炭、石油、天然气和水电之后的“第五种常规能源”，这既是减轻温室效应、降低热污染、保护环境的长远需要，也是缓解能源供应紧张、实现可持续发展的现实需求，最终达到资源、环境、经济、社会的协调发展。当前我国经济正处于持续高速发展时期，能源短缺问题已直接影响着各行各业的生产，发展循环经济、节约型经济成为了当务之急的事情。近年来，新兴的余热发电技术以其高新环保、吻合国家节能减排产业政策的要求等特性，应用领域十分广阔，市场需求潜力巨大。笔者现将余热发电的概念、意义及其在各个工业生产领域的应用介绍如下，以供参考借鉴。

　　1 余热发电的概念及意义概述

　　当前在工业生产中至少有一半的热量以各种形式的余热被直接排放到大气中，这些排出、不加利用的热量不仅增加了企业的生产成本，而且会对环境造成严重污染，不利于经济社会的良性发展。为此，国务院《“十二五”节能减排综合性工作方案》明确提出，“到2015年，全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤，比2010年的1.034吨标准煤下降16%，比2005年的1.276吨标准煤下降32%;“十二五”期间，实现节约能源6.7亿吨标准煤。在减排方面，提出2015年，全国化学需氧量和二氧化硫排放总量分别控制在2347.6万吨、2086.4万吨，比2010年的2551.7万吨、2267.8万吨分别下降8%;全国氨氮和氮氧化物排放总量分别控制在238.0万吨、2046.2万吨，比2010年的264.4万吨、2273.6万吨分别下降10%。”

　　所谓余热是指燃料燃烧过程中所发出的热量在完成一定的工艺流程后所剩下的热量，余热发电就是指利用这些余热通过一定的装置转换为电能的技术。余热发电利用效率较高、经济效益高、管理简单，不仅将余热转化为电能，降低了能源消耗，提高生产过程中的能源利用效率，又有效地减少了二氧化碳等温室气体及有害气体的排放，减轻对环境的污染，是企业节约能源、资源、降低成本极为有效的途径。实践证明，充分利用好废弃的余热资源是实现节能减排的一个重要的途径和方法，目前我国余热发电技术及设备已经初具规模，在水泥、钢铁、冶金、、石油化工、玻璃、制糖等行业取得了成功的应用，是典型的节能环保和循环经济项目。

　　2 余热发电的类型及其应用

　　2.1 低温余热发电

　　低温余热是指200℃以下的工艺生产过程中产生的余热气、冷凝水、热水，300℃以下的气体以以及400～450℃以下的锅炉、工业加热炉的排烟气等热量，低温余热发电就是指通这些低品位的低温余热进行发电的技术，其方法主要低品位热能汽轮机、全流透平、有机工质朗肯循环透平、螺杆膨胀机等。低温余热发电不仅可以回收大量二氧化碳、一氧化碳等有毒有害气体，降低温室效应，而且大幅度减少了生产企业的用电量，有效地提高了能源的利用效率。利用纯低温余热发电技术是水泥、钢铁、冶金、石化等行业节能降耗的有效途径，在这些行业的应用十分成功。

　　素有“高能耗产业”的水泥制造业一直是能源消耗大户之一，能源消耗占产品成本的比重较高，不仅每年要消耗大量的煤炭能源，而且还要消耗大量的电力能源。在很多水泥回转窑生产线中大量的低温余热未被有效的利用，造成了能源的浪费。近年来在水泥制造业推广应用的新型干法水泥窑纯低温余热发电技术有效地实现了水泥工业的节能减排，降低了二氧化碳的排放量。据了解，截至2009年底，全国共有新型干法水泥生产线约1 086条，“十二五”前三年预计每年投运200条生产线余热电站。新型干法水泥窑纯低温余热发电技术的设备通常是由一台窑头余热锅炉、一台窑尾余热锅炉和一台纯凝式汽轮发电机组以及辅助系统构成。中国石油兰州石化分公司应用纯低温余热发电技术每年可回收并外供低温热超过1.5×104kcal/h，每年可节约费用超过700万元，实现利润超过400万元。此外，低温余热发电技术在我国钢铁行业的应用也十分成功，目前已有多家钢铁厂采用了此项技术。

　　2.2 高温烟气余热发电

　　高温烟气余热发电是指利用冶金、化工、建材等企业生产高温作业中产生大量中等品位的高温烟气余热为热源进行发电的技术。上述企业烟气的排放量巨大，且烟气中含尘量大，不仅浪费了能源，而且严重污染了环境。高温烟气余热发电不仅可以回收烟尘，减少对大气环境的污染，而且可以节约能源、降低产品工艺能耗。余热回收的设备一般由余热锅炉、空气换热器、余热电站及附属设备等组成。例如，铜冶炼厂对铜精炼阳极炉产生的高温烟气余热进行回收利用，每年可节约标准煤达6 000t以上，经济效益十分显著。

　　2.3 废气、废液余热发电

　　废气、废液余热发电是指利用企业生产高温作业中产生的废气(二氧化硫、甲烷等)、废液余热为热源进行发电的技术。当前钢铁行业的烧结工序中有50%左右的热能被废气带走，废气带走的热能占烧结总能耗的五分之一以上。钢铁行业应用烧结余热发电技术，有效地降低了烧结工序的能耗，为企业节约降本。烧结余热发电技术的设备一般由废气回收输送系统、废气锅炉、凝汽式汽轮发电机、DCS集散控制系统及辅助设备等组成。2010年我国钢铁行业应用该项技术节约了超过40万t的标准煤，2011年预计可完成节能标准煤56万t。煤矿生产中应用废气余热发电技术将甲烷气体进行发电，改变了以往抽排甲烷利用率低的状况，降低了企业的生产能耗，其工作原理是通过甲烷燃烧产生大量的热量压缩活塞，驱动涡轮做功，从而将机械能转化为电能。

　　2.4 多余压差发电

　　多余压差发电是指利用企业生产的多余压差转化为机械能后进行发电的技术。首钢一、三高炉应用该项技术，利用高炉在冶炼过程中产生的大量具有一定压力的煤气，通过煤气透平机组将煤气的压力转化为机械能后发电，具有见效快、效益高、降低生产成本的作用。广东韶钢应用该项技术发电，年效益达5 000万元以上，效益十分显著。

　　参考文献

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