此時(shí)，他身后的低溫余熱有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC，Organic Rankine Cycle)發(fā)電裝置已經(jīng)安全平穩(wěn)運(yùn)行了將近300個(gè)小時(shí)。
低溫余熱主要為溫位在90～150度的余熱資源，包括熱媒水、煙氣、低壓放散蒸汽、待冷卻的工藝物流等。在化工、水泥、冶金等眾多行業(yè)，低溫余熱資源豐富，但由于缺乏相應(yīng)的技術(shù)，長(zhǎng)期以來(lái)，除少量用于制冷、供熱外，大量低溫余熱白白浪費(fèi)，在有些工藝中，需要采用空冷、水冷等耗能的方式處理低溫?zé)帷Ｔ诖诉^(guò)程中，不但沒(méi)有節(jié)能，反而損耗了大量的其他能源。
“低溫余熱數(shù)量大，品位低，如何有效充分利用一直是煉化企業(yè)研究的課題。”九江石化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)部節(jié)能辦主任王瑞群介紹說(shuō)，本世紀(jì)初，九江石化低溫?zé)崴饕糜跉夥盅b置、生水換熱、鍋爐除鹽水換熱、生活水換熱和冬季采暖，但熱源利用有限;原有低溫?zé)峋W(wǎng)絡(luò)存在熱阱不足，熱量過(guò)剩;熱阱季節(jié)性較強(qiáng)使系統(tǒng)的綜合調(diào)控較為困難等問(wèn)題。
2009年，九江石化針對(duì)煉油裝置大量低溫?zé)崮苜|(zhì)低、位置分散的現(xiàn)狀，按照“溫度對(duì)口、梯級(jí)利用”的原則，通過(guò)節(jié)能技術(shù)改造，在煉油裝置中建立起一大一小兩個(gè)系統(tǒng)，初步解決了老裝置系統(tǒng)低溫?zé)醿?yōu)化匹配的問(wèn)題。
王瑞群說(shuō)：“在500萬(wàn)噸/年規(guī)模時(shí)，我們圍繞低溫?zé)岬睦米隽嗽S多改造優(yōu)化工作，但現(xiàn)在裝置規(guī)模提升到800萬(wàn)噸/年以后，原有的一些節(jié)能利用措施，難以充分消化這些增長(zhǎng)的低溫?zé)嵩矗玫蜏責(zé)岚l(fā)電，應(yīng)該說(shuō)是為有效地解決這個(gè)問(wèn)題探索出了一條新路。”
為深度挖掘節(jié)能潛力、降低單位能耗，2014年，中國(guó)石化科技部將“煉廠低溫余熱有機(jī)工質(zhì)發(fā)電技術(shù)開(kāi)發(fā)”列入股份公司科技開(kāi)發(fā)項(xiàng)目和“能效倍增計(jì)劃”立項(xiàng)開(kāi)發(fā)，委托九江石化、洛陽(yáng)工程公司、中船重工第七一一研究所結(jié)合九江石化油品質(zhì)量升級(jí)工程富余低溫?zé)豳Y源，開(kāi)展技術(shù)路線(xiàn)論證、發(fā)電裝置研究及工業(yè)應(yīng)用等研究工作。2014年6月總部科技部組織完成方案評(píng)審。2015年2月出版可研報(bào)告。
2015年，三方遵循“技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理”的原則，進(jìn)行了多次技術(shù)方案論證，充分考慮煉廠低溫余熱資源數(shù)量大、溫位低的特點(diǎn)，結(jié)合透平膨脹機(jī)效率高、單機(jī)功率大，烷烴類(lèi)有機(jī)工質(zhì)廉價(jià)易得的優(yōu)點(diǎn)，最終確定采用透平膨脹機(jī)有機(jī)朗肯循環(huán)低溫發(fā)電技術(shù)路線(xiàn)，有機(jī)工質(zhì)采用異丁烷(R600a)。裝置主要包括一套裝機(jī)功率1600千瓦的透平膨脹機(jī)發(fā)電機(jī)組，兩臺(tái)預(yù)熱器，四臺(tái)蒸發(fā)器，一臺(tái)過(guò)熱器，四臺(tái)冷凝器，三臺(tái)工質(zhì)泵及配套控制配電系統(tǒng)。
2015年11月發(fā)電裝置土建施工;2016年5月實(shí)現(xiàn)中交;2016年7月25日首次并網(wǎng);在進(jìn)一步完善和調(diào)試之后，8月3日，機(jī)組實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行，所有運(yùn)行參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。
中船重工第七一一研究所九江項(xiàng)目經(jīng)理、高級(jí)工程師黃浩博士表示，工業(yè)余熱利用是推進(jìn)節(jié)能減排的重要環(huán)節(jié)，有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)技術(shù)作為低溫余熱發(fā)電利用的有效途徑之一，已廣受關(guān)注。
“在國(guó)內(nèi)采用向心式透平膨脹機(jī)，以烷烴類(lèi)工質(zhì)為循環(huán)工質(zhì)的有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)兆瓦級(jí)ORC發(fā)電裝置工業(yè)應(yīng)用的，九江石化是第一套。”黃浩博士介紹說(shuō)，和其他有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)相比，九江石化ORC系統(tǒng)的低溫余熱發(fā)電裝置具有明顯的優(yōu)勢(shì)。一是循環(huán)工質(zhì)采用的是煉化裝置自產(chǎn)的異丁烷，具有原料易得，成本較低的優(yōu)勢(shì)，而且更加綠色環(huán)保，價(jià)格僅為氟利昂類(lèi)工質(zhì)的十分之一。二是原動(dòng)機(jī)采用的是透平膨脹機(jī)。相對(duì)于其他類(lèi)型原動(dòng)機(jī)，透平膨脹機(jī)具有單機(jī)功率大、效率高的優(yōu)勢(shì)，非常適合煉化企業(yè)這類(lèi)低溫余熱資源量大的應(yīng)用場(chǎng)合。七一一研究所在多年技術(shù)積累的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了目前國(guó)內(nèi)最大、單機(jī)功率達(dá)到1600千瓦的透平膨脹機(jī)組應(yīng)用于九江項(xiàng)目中。三是換熱器采用高效緊湊型全焊接板式換熱器。該型設(shè)備的采用有助于提高換熱效率、降低有機(jī)工質(zhì)填充量、減少設(shè)備占地。四是該項(xiàng)目所有核心設(shè)備全部實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。
黃浩博士稱(chēng)，九江石化有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電裝置節(jié)能降耗主要體現(xiàn)發(fā)電和節(jié)省空冷電耗兩個(gè)方面。雖然對(duì)本項(xiàng)目的后評(píng)價(jià)還有待時(shí)日，但從目前運(yùn)行情況看，本項(xiàng)目無(wú)疑是成功的。初步統(tǒng)計(jì)，扣除機(jī)組自耗電和循環(huán)水耗電，按照全年冬夏季節(jié)平均節(jié)電1250kW計(jì)算，本項(xiàng)目每年節(jié)電1050萬(wàn)度，節(jié)約標(biāo)煤1400多噸，實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排3300多噸。
當(dāng)前，我國(guó)能源供給形勢(shì)嚴(yán)峻、環(huán)保壓力增大，深入開(kāi)展節(jié)能減排工作尤為迫切。據(jù)相關(guān)資料顯示，現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)余熱的回收效率只有發(fā)達(dá)國(guó)家的80%左右，提高能源利用效率是目前我國(guó)節(jié)能減排的工作重點(diǎn)。對(duì)余熱資源巨大的煉化企業(yè)而言，有機(jī)朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電技術(shù)的大型工業(yè)應(yīng)用，可以充分實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，并形成擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心競(jìng)爭(zhēng)力的節(jié)能產(chǎn)品。在這種背景下，九江石化有機(jī)朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電裝置的投用，無(wú)疑可為煉化企業(yè)低溫?zé)豳Y源的回收利用、減少碳排放、節(jié)能降耗提供良好的借鑒和示范。
原標(biāo)題:低溫余熱發(fā)電 九江石化探索能源梯級(jí)利用新路
