1國內(nèi)主要的余熱發(fā)電技術(shù)

國內(nèi)無論哪個行業(yè)、哪家技術(shù)提供商的余熱發(fā)電技術(shù)，其基本概念和方向是一致的，均是通過余熱鍋爐(熱交換器)回收熱空氣/煙氣等介質(zhì)中的熱量，并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，加熱給水產(chǎn)生過熱/飽和蒸汽，沖動汽輪發(fā)電機(jī)組做功發(fā)電。

其關(guān)鍵設(shè)備和核心問題之一是余熱鍋爐，如何將富含能量的熱介質(zhì)回收匯集以及引出進(jìn)而通過余熱鍋爐進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換是一個技術(shù)難點，這在各種余熱發(fā)電技術(shù)上均略有差別。此外，余熱鍋爐本身的設(shè)計也一定程度上決定了余熱回收利用的比例和徹底性。

其二，余熱發(fā)電的另一個問題是解決低壓蒸汽和飽和蒸汽汽輪機(jī)設(shè)備的問題，眾所周知，發(fā)電用蒸汽通常為過熱蒸汽，且過熱度越高越好。但由于余熱回收利用發(fā)電的性質(zhì)，其產(chǎn)生的蒸汽多為低壓蒸汽和濕蒸汽，相對于過熱蒸汽，其在發(fā)電效率以及設(shè)備安全上均存在一定問題，隨著青島捷能、杭州汽輪機(jī)廠等生產(chǎn)單位中低溫發(fā)電用汽輪機(jī)研制成功，這一問題已經(jīng)被克服。目前，各種類型的余熱發(fā)電技術(shù)分別見以下各圖：

2國外先進(jìn)余熱發(fā)電技術(shù)

國外余熱發(fā)電項目基本技術(shù)原理和技術(shù)方案同國內(nèi)相仿，但能源利用效率要略高于國內(nèi)水平。另據(jù)資料顯示，由于余熱發(fā)電均為中低溫參數(shù)，因此國外有考慮利用低沸點的烷類有機(jī)物取代水產(chǎn)生蒸汽，推動氣輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。相對于以水及水蒸汽為循環(huán)工質(zhì)，烷類有機(jī)物具有如下優(yōu)點：

(1)有機(jī)工質(zhì)沸點低，易產(chǎn)生蒸汽，因此可以回收低溫余熱。

(2)冷凝壓力接近或稍大于大氣壓，工質(zhì)泄漏小。

(3)有機(jī)工質(zhì)耐低溫，不受冰凍的影響。

(4)轉(zhuǎn)速低，因此噪聲小。

(5)系統(tǒng)的工作壓力低，約1.5MPa。

(6)無濕蒸汽產(chǎn)生，始終保持干燥，不受腐蝕，透平壽命長。

國際水泥工業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)最先進(jìn)的德國和日本，近十幾年來國內(nèi)建筑業(yè)持續(xù)萎縮，水泥需求逐年下滑，德日兩國1996年的本國水泥消費量分別由3550萬噸和8400萬噸，銳減為2006年的2600萬噸和6000萬噸，分別下降了27%和29%。導(dǎo)致有些水泥廠紛紛關(guān)閉，技術(shù)人員大批流失。水泥工業(yè)處于一片不景氣之中，大大地阻礙了余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。例如日本，實際上完全就是在勉強(qiáng)維持著，十幾年來可以說基本上沒有進(jìn)展。近年日本的經(jīng)濟(jì)形勢雖稍顯逆轉(zhuǎn)，但是他們拿到中國來推銷的水泥工業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)大部仍停留在10年前的水平。

相反地，德國水泥界應(yīng)對這種不景氣的挑戰(zhàn)，心態(tài)十分積極。首先是從1996年的進(jìn)口水泥628萬噸，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?006年的出口水泥450萬噸。維持了本國水泥年生產(chǎn)量約3000萬噸基本不變的局面。同時從1996年起，積極推進(jìn)“四零一負(fù)”的各項目技術(shù)措施和法規(guī)建設(shè)，取得了卓越成效。這“四零一負(fù)”工藝及技術(shù)包括：水泥企業(yè)對周圍環(huán)境達(dá)到零污染，對外界電能零消耗，對廢料、廢渣、廢水零排放，熟料生產(chǎn)對天然礦物燃料(煤、油、天然氣)零消耗，以及消納各種廢物，為全社會廢渣、廢料的負(fù)增長做出貢獻(xiàn)。

即使在資金十分困難的情況下，1999年在巴伐利亞州(現(xiàn)拜恩州)海德堡水泥公司所屬的Lengfurt水泥廠的一臺日產(chǎn)3000噸的熟料蓖冷機(jī)上采用了以色列ORMAT公司的新裝備新技術(shù)。這是一套以有機(jī)工質(zhì)戊烷(C5H12)汽輪機(jī)和導(dǎo)熱油為熱載體的余熱鍋爐組成的利用冷卻機(jī)廢氣余熱的發(fā)電系統(tǒng)，裝機(jī)1.5MW。至今已正常運(yùn)轉(zhuǎn)了8年。按照這套系統(tǒng)長期生產(chǎn)參數(shù)推算，如果將這臺3000t/d PC窯的全部廢氣余熱都用上，則其噸熟料發(fā)電量將達(dá)45-50kWh/t。顯然比我國現(xiàn)有的水平高出一大塊。礙于非技術(shù)的原因，他們至今仍苦于缺乏市場機(jī)遇來證明這一推論的正確可行。

至于美國早在上世紀(jì)90年代初，美國電氣與電子工程師學(xué)會(IEEE)的水泥工業(yè)委員會聯(lián)合美國能源部門曾發(fā)起過一個動議，計劃在10-15年(即2000-2005年)內(nèi)實現(xiàn)水泥工業(yè)噸熟料余熱發(fā)電量達(dá)50-60kWh/t的目標(biāo)。后來也是因其建筑業(yè)的不景氣而使這個計劃付之東流。但是在上世紀(jì)90年代后期，美國Recurrent工程公司開發(fā)了一個名謂Kalina系統(tǒng)的工業(yè)廢熱回收發(fā)電系統(tǒng)。它是用氨(NH3)和水的混合液為工質(zhì)的汽輪機(jī)來發(fā)電的。Kalina系統(tǒng)已經(jīng)在美國鋼鐵廠和化工廠通過了中試，正意欲進(jìn)入水泥工業(yè)市場。要據(jù)Recurrent公司的初步報價書，以日產(chǎn)3000噸熟料生產(chǎn)線為例，其鍋爐及汽輪機(jī)等全套設(shè)備費用約1000萬美元，裝機(jī)9-10MW，按常規(guī)從窯尾預(yù)熱器和蓖冷機(jī)抽取廢氣，噸熟料發(fā)電量的保證值為50-60kwh/t，視各水泥廠的具體情況而異。同樣，該公司也正在到處尋求買家，聲稱這是一項最先進(jìn)而且可靠的新技術(shù)。水泥行業(yè)的余熱發(fā)電在各國余熱發(fā)電中均處于相對超前的水平，水泥余熱發(fā)電技術(shù)基本代表了各國余熱發(fā)電的技術(shù)發(fā)展水平。