高耗能行业中低温余热发电技术_朱亚东

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1、高耗能行业中低温余热发电技术∗朱亚东，徐建，吕进，于立军（上海交通大学，上海200240）摘要：诸如钢铁、石油、化工、机械等高能耗行业存在着巨大的中低温余热资源，目前这部分余热资源的利用相当少，因此充分利用这部分余热资源是高耗能行业节能减排的重要内容和主要手段之一。基于有机朗肯循环的发电系统以热为输入，输出为电能，将低品位热能逆向转化成高品位电能。针对中低温有机朗肯循环的特点，对若干工质的干湿性、热效率及适用条件进行了研究，对于中低温余热有机朗肯循环发电系统的四种结构（基本型、回热型、抽气回热型、再热型）进

2、行了优化研究。关键词：有机朗肯循环；高耗能行业；余热PowerGenerationTechnologyUsingMid-LowTemperatureWasteHeatforHighEnergyConsumptionIndustryZHUYaDong，XUJian，LvJin，YULiJun（ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China）Abstract:Thereisagreatdealofmid-lowtemperaturewasteheatinhighe

3、nergyconsumptionindustrysuchassteel,petroleum,chemical,mechanicalandsoon.Currently,thispartofwasteheatishardlyused,sotakingfulluseofthispartofwasteheatisanimportantpartandoneoftheprimarymeansofenergysavingforhighenergyconsumptionindustry.Generationsystemba

4、sedonORC(OrganicRankineCycle)withheatinputandpoweroutput,reverseslow-gradeheatintohigh-gradeelectricity.Forthecharacteristicsofmid-lowtemperatureORC,anumberofworkingfluids'wetanddryperformanceareresearched.Fourstructuresofthemid-lowtemperaturewasteheatORCp

5、owergenerationsystem(basicORC,regenerativeORC,exhaustregenerativeORCandreheatORC)areresearched.Keywords：organicrankinecycle(ORC)；highenergyconsumptionindustry；wasteheat作者简介：于立军：男，1969年8月生，教授，博士生导师。主要从事多相流流动和余热利用方向研究工作。作为项目负责人，已经完成2项国家自然科学基金项目；作为项目负责人完成上海拜耳

6、、上海庄臣、海螺水泥、上海安靠等30多个工业企业的节能评估工作，积累了丰富的现场经验；作为主要科研人员，顺利完成上海市科委、日本中央电力研究以及松下公司所等多项科研任务，主要负责余热发电系统开发、发电系统数学建模、仿真等工作。近年来，在余热利用及两相流动等研究领域发表学术论文30篇。其中，有15篇论文被SCI收录，SCI论文他引超过85次，有14篇论文被EI收录，获中国国家发明专利16项。E-mail：ljyu@sjtu.edu.cn11技术应用背景1.1余热资源定义[1]所谓余热资源是指在生产过程中，目前

7、技术条件下，有可能回收或重复利用而尚未被有效利用的那部分能量。余热资源不仅取决于能量本身的品位，还取决于生产发展情况和科学技术水平。因此，余热资源的数量是随着生产和科学技术水平的发展不断变化的。余热资源非常丰富，在工业节能中占有很大比例，且广泛存在于各生产环节中，特别是钢铁、石油、化工、机械等高能耗行业。因此，充分利用余热资源是工业企业节能减排的重要内容和主要手段之一。1.2余热资源分类余热资源一般存在于具有一定温度的气态或液态载体中，通常按余热载体的温度高低不同，将余热资源划分为三种类型：高温余热（500

8、℃以上）、中温余热（200-500℃之间）和低温余热（200℃以下）。对介于两者之间温度范围的分别称为中高温和中低温余热。1.3高耗能行业中低温余热资源量及回收潜力从资源总量看，中低温余热资源量十分巨大。据测算，仅建材水泥、钢铁、冶金、化工、电力250℃以下的余热资源折合标准煤就有1亿吨，按照15%的节能率回收，技术推广后可实现装机2300万kW，至少可拉动1200亿元的固定资产投资，每年可以产生发电量1100亿