工业余热发电体系涡轮机

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1、工业余热发电体系涡轮机第一章绪论1.1课题的背景和意义目前，随着国民经济的快速发展，资源相对短缺的态势逐渐突出，因此二次能源的回收和利用将是确保能源可持续发展的关键，例如太阳能、风能、潮汐能等。为此在国家十二五中再次明确了能源的发展方向，要节约能源，节能减排，实现资源的优化配置同时这也是确保国民经济可持续发展的重要战略。据统计[1]，我国工业能耗有40%的热量以余热的形式排放到大气中，造成能耗升高和温室效应的加剧，因此对提高能耗利用率，减少温室气体的排放提出了更加迫切的要求。在不增加能耗的前提下，采用低温余热发电机技术回收工业排放的废气、废热对实现我国节能减排具

2、有重要的战略意义和现实意义。在十二五期间，工业仍然在国民生产总值中起决定性作用，我国工业现代化水平与国外相比还有些落后，同时我国以煤炭、钢铁、化工为主的能源消费结构使我国能源水平利用率，单位产量能耗巨大，这也意味着我国在节能领域将会有很大的发展空间[2-3]。因此，节能减排、降低能耗、提高能源利用率将作为重大能源发展战略和解决能源紧缺的根本问题。同时，在我国工业排放的废气、废烟、废热等余热资源丰富，较高的余热温度可达到800℃以上，据统计我国主要行业的工业余热资源大约占工业总能耗量的20%。为此，如果采用先进技术对其排放的余热资源加以回收和利用，在降低能耗、减少

3、企业成本、促进产业调整、增加市场竞争力等方面都有很大益处。由于工业排放的高耗能产品的大幅度增加，从而造成了能源排放量与消费量增加过快，因此在节能减排和提高能源的综合利用效率主要是针对耗能量大、污染物排放严重的工业领域[4-5]。但是我国能源利用率较国外的发达国家相比相对较低仅有33%左右，比发达国家低了近十个百分点，其中至少有30%的工业能耗资源以各种形式的余热被直接的废弃。另外，我国工业在生产过程中的余热资源约占其燃料消耗总量的17%~67%，其中有45%的余热可回收，如表1.1所示。余热资源的利用效率有很大的发展空间，因此利用工业能耗排放的余热进行发电是继风

4、力发电以后的又一种新能源发电形式成为研究的焦点，从而进一步推进我国节能减排工作的重要内容。1.1.2课题的意义目前，伴随着环保意识的不断提高以及节能减排的战略实施，为此，回收利用余热资源越来越受到大家的广泛关注。鉴于高耗能企业排放的大量废气、废热对环境造成的危害和能源的大量浪费，同时也是为了当今社会的环境的可持续发展，因此余热资源的回收和再利用成为当今社会研究的重要议题[6-7]。另外在2006年我国在节能减排和环境保护方面的两相指标都没有达到指定标准的主要原因就是缺乏有效的能源利用技术，为此工业余热发电技术有效的解决这一问题，成为在节能和环保两方面的新技术。迄

5、今为止，制约工业发展的主要原因包括能源、环保两个方面，为此降低能源排放、减少能耗一直成为工业发展的新的目标。而工业余热发电技术在提高能源的综合利用效率、降低企业生产成本、保护大气环境等方面扮演着重要的角色。同时在国家政策的鼓励和技术支持下，工业余热发电技术必将成为一种新型发电技术得到广泛推广和使用，同时带来巨大的经济效益和环境效益。在我国，炼钢、炼铁系统的能耗在工业领域占有很大比重，尤其在烧结工序的能源消耗更大约占整个炼钢系统能耗的10%～20%，是集高炉能耗的另一大能耗工序，研究表明[8]在烧结机主烟道的余热资源约有13%~23%，而冷却机的废气余热能耗约占1

6、9%~35%，两者总能耗约占50%左右，将其转换成能源以后的产量高达1.62GJ/t，因此烧结工序的能源回收潜力巨大，在烧结工序上配套安装余热发电机装置，利用排放的废气、废烟进行发电，对能源的充分利用、降耗、保护环境有着重要的意义。工业余热发电技术能够有效回收能耗同时也能减少温室气体的排放，据美国2002年[9-10]能源调查显示，如果采用余热发电技术对余热进行回收，可以减少286万吨CO2、5063吨NOx、12159吨SO2，可见利用工业余热资源进行发电有着巨大的环保效益。同时以燃烧后排除的CO2和SO2为例，假设每个小时的排放量为500千克，废气的平均温度

7、为400℃，则通过计算可以发现，通过基于有机朗肯循环低温余热发电装置进行发电，则每小时发出的电能高达2.03千瓦，假设工业设备运行按照300天来计算，电量的价格按照0.8元计算，换算成经济效益，可以为企业带来11692.8元的经济效益。这些都是保守估计，如果排放的废气流量更大，并且温度更高，那么将会为企业节约很大的成本，同时带来可观的经济效益。综上所述，我国是能源大国，并且能源储备量丰富，因此充分利用能源，并且采用余热发电技术对工业排放的废气、废热等二次能源进行充分的回收和利用，将会带来巨大的环保效益和经济效益。显而易见，采用基于有机朗肯循环低温余热发电技术对能

8、源的回收利用将会成为新的