余热发电在焦化厂中的应用与节能探讨

摘 要：工业化的快速发展，不仅造成了资源的快速消耗和浪费，而且给环境带来了巨大的压力。环境污染的加重，资源的消耗，使得人们开始关注节能减排、资源的有效利用。焦化厂具有比较稳定的热源，而且热源的热值也较高，焦化厂利用余热发电，不仅能够产生不错的经济效益，而且还能增加社会效益，节能减排，减少环境污染。文章主要从系统构成、技术要点、工艺系统及发电的效率进行了分析、探讨，通过分析和探讨，为余热发电在焦化厂中的应用和节能提供了参考。

关键词：余热发电；工艺系统；闪蒸技术

1 引言

随着工业化的不断加深，不断发展，能源的消耗越来越多，许多不可再生能源面临枯竭的危险。能源的消耗加剧了环境污染。越来越重的环境污染和温室效应使人们开始关注新能源和节约能源。能源的多重的有效利用得到人们的广泛重视。能源的多重利用不仅保证了生产的需要，而且有利于在现有的条件下缓解环境问题。因此对于如何建立高能量利用系统和如何减少CO2排放提出了更加急切的要求。

在焦化厂，炼焦和煤气净化过程中产生大量热量。这些余热有着广阔的再利用价值。预热再发电涉及到低温发电技术。经过近几年的研究和开发，人们已经掌握了低温发电技术。随着低温发电技术的掌握，余热发电市场逐渐变的广阔起来。尤其的焦化厂等能源消耗比较多的企业，越来越重视余热发电技术。

2 焦化厂余热发电

焦化厂余热发电，是指借助气体的循环给焦炭降温冷却，燃烧的焦炭将循环的气体加热，循环中的气体在与余热炉进行热量交换，产生大量的蒸汽，再利用蒸汽轮机发电。气体在循环过程中通过吸热、放热，以间接的方式实现热量的交换，蒸汽轮机将热量转化成电力。

2.1 焦化余热发电系统

余热发电系统主要包括：余热锅炉系统、气体循环系统、运输系统、回收利用系统、空气压缩系统、发电系统以及配套的给排水、消防系统，另外照明系统、通信系统。

2.2 主要技术

2.2.1 低温余热发电技术

生产过程中产生的中低温度的废气，通过循环系统，将热量传递给余热炉，余热炉产生大量的蒸汽推动蒸汽轮机做功发电。余热炉只起到热量交换的作用，过程中不需要任何燃料的补充，因此不产生温室气体、粉尘和其他有害气体。该技术有利于企业能源利用率的提高，降低企业生产成本，有效控制气体污染，减少空气中的PM2.5的含量。

2.2.2 热水闪蒸技术

在某一压力下，温度未能达到100℃，当压力逐渐减小时，水就进入饱和状态开始汽化，随着压力的一直下降，汽化程度不断加深，此过程称为闪蒸技术。热水闪蒸发电技术是对中低温度废气发电技术的创新，适用于多种余热热源的余热发电系统。余热锅炉产生一定压力的热水，将热水导入低压环境下，产生大量的饱和蒸汽。大量的饱和蒸汽将推动蒸汽式轮机转动，产生电能。

2.3 工艺系统

目前有三种余热发电技术是国内普遍采用的，分别是单压系统、闪蒸系统、双压系统。单压系统是单级进汽汽轮机和余热锅炉的单压不补汽系统。闪蒸系统是采用补汽式汽轮机的复合闪蒸单级补汽系统。余热锅炉生产主蒸汽同时生产高温热水，高温热水再降压蒸发出二次蒸汽后，二次蒸汽补入汽轮机。双压系统是采用补汽式汽轮机的双压单级补汽系统。余热锅炉生产两个不同压力的蒸汽，一个主蒸汽，另一个为低压系统。[1]

3 余热发电系统的效益

余热发电系统有热能利用率高、发电量大的特点，而且余热发电设备基本实现了国产化，每千瓦电量的投资也比较有前景。废气的再循环技术的应用，有利于提高余热锅炉的发电效率，而且该过程中没有废气的排放，有利于环境保护，为节能减排提供了一个广阔的思路。余热发电系统具有无污染、投资前景好、社会效益好等特点。余热发电项目是国家所提倡的能源的多重利用原则。

3.1 经济效益和投资前景

余热发电系统选用15000kw的发电机组功率，根据实际情况，每千瓦发电装机的投资为5500～6500元。若考虑到银行15%的贷款利息，则总投资为9500～12000万元人民币。余热发电系统稳定运行后，发电的主要成本由折旧费、运行费和其他费用构成。系统运行后的发电成本基本在0.20～0.28元人民币之间。如果按华北电网平均电价0.52元/千瓦时，若每吨燃料发电量是45千瓦时，则每吨燃料降低24元的成本价。按余热发电系统的利用率为95%，正常平均发电功率按13000kw计算，则每年的发电量为10818.6万kwh。这样除去发电的成本，平均每度电的利润为0.24～0.32元，年利润为2596～3461万元。按这样的运行成本算，2～3年的时间就可收回全部的成本，以后每年的净利润都可以达到千万级别。

两到三年收回成本，这样的投资时间短、见效快。余热发电可以得到国家的补贴和政策扶植，风险性小，甚至可以忽略。余热发电项目，在焦化行业效果还是很好的，生产的电力，不仅可以满足自己的需要，多余的电量还可以对外出售，赚取的利润还可以补贴到燃料的成本里面。这样，燃料利用率更高，避免了能源的浪费。废气的利用，使整个行业的生产成本得到降低，有利于社会化生产，有利于扩大再生产。

3.2 社会效益

余热发电项目建成以后，不仅可以节约能源，减少碳、石油等不可再生的化石燃料的利用。而且还能减少废气的排放，减少大气中硫化物、氮化物的含量，尤其是碳氧化合物的排放。如果按上述全年发电量达到10818.6万千瓦时，每一度电消耗0.40kg的碳，这样计算下来平均每年节约27.05万吨标准煤，减少了57万吨的二氧化碳排放，并减少了大气中粉尘的含量。在雾霾越来越严重的今天，这项措施尤为重要。

近几年，环境污染所带来的危害开始显现。全球变暖带来了严重的危害。农业方面，病虫害越来越严重，治理越来越困难。气候方面，气候反复无常，海洋风暴增多，多地都出现了严重的雪灾和洪涝灾害。海平面上升，危及到了沿海地区的安全。如果环境得不到治理，地球表面温度继续升高，到2050年，地表平均温度将上升3～4摄氏度，南北极的冰山将全面融化，海平面大幅上升，一些岛屿和沿海国家将被淹灭。余热发电项目，大大减少化石能源的消耗，也就减少了温室气体的排放，缓解了环境的压力，为环境的治理节约了大量的时间。

余热发电设备的国产化，有利于提高我国的装备制造能力，提高自主创新能力。余热锅炉等一些重要设备的国产化，有利于摆脱国外的技术封锁，有利中国企业走出去。余热发电技术，带动整个行业的技术创新达到了一个新台阶。

4 结束语

焦化废气的余热发电系统的利用，减少了焦化厂的粉尘排放。工艺简单，废气热量的再利用，减少了沉降室散热的压力，减少了损失。利用发电量，减少了化石燃料的使用量，提高了焦化厂的能源利用率。余热发电对余热利用开拓了一条新途径，节能降耗已经成为焦化产业提高竞争力的必要途径。在环境污染越来越重的今天，一切能源的再利用都是十分必要的。这需要不断的创新，增加全民族的创新能力。

参考文献

[1]李江.冶金企业烧结冷却机余热发电技术开发及应用[J].四川冶金，2013.

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