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熱軋鋼管廠“ORC”領跑業界綠色環保新突破

 2013年11月11日11時,包鋼熱軋鋼管廠寬厚板生產線2號加熱爐產出的煙氣余熱結束了單純排放的歷史,在“包鋼低溫余熱綜合利用”新項目的支撐下,這部分熱能轉化為電能,正式并入電網。這是包鋼響應國家戰略的一次有益嘗試,是包鋼通過能源結構調整節能、新技術節能、管理節能的又一顯著收獲。

2014年3月2日,多位中國能源綜合利用專家飛抵“草原鋼城”,宣布“包鋼ORC余熱綜合利用示范工程”通過評審,并已具備世界同級技術先進水平。這一喜訊,不單標志著包鋼余熱能源回收利用實現全新跨越,同時還填補了中國低溫低品位余熱ORC汽輪機發電機組應用技術空白,實現了運用自主知識產權、國內原創性技術、國產設備原件實現低溫低品位余熱回用的“跨世紀”宏愿。

進入“十二五”以后,國家多部委聯合發布《重大技術裝備自主創新指導目錄(2012年版)》,“有機工質朗肯循環(ORC)透平技術”明確列入目錄大綱,力求以此推動國家節能減排、減少碳量粉塵排放、降低溫室效應、保護空氣質量總體要求的實現。

熱軋鋼管行業是我國能源消耗的大戶,我國鋼鐵冶金余熱總量每日高達1.5億噸標煤。其中,高品位余熱占47%,中品位余熱占31%,低品位余熱占22%,受技術和用能效率的制約,目前我國平均余熱回收水平僅為30%。與之相對的一項估算表明,如果中國鋼鐵工業龐大的中低溫余熱資源能夠得到有效開發,發電能力可相當于3個三峽工程,這無疑令人備感振奮。

在“草原明珠”包鋼,干熄焦、TRT發電等發電技術的引入,點亮了節能減排、資源循環的一盞盞綠色明燈。特別是包鋼節能環保明星——CCPP,不僅占據了包鋼自發電量的“過半江山”,其清潔能源指標還從國際市場贏得了數億元回報。

“響應國家號召,利用國產技術和設備,將熱軋鋼管廠產出的低溫低品位余熱變為有效資源。”這個志向在包鋼產業職工的胸中升騰醞釀。

2013年初冬,中國第一套兆瓦級ORC發電機組在熱軋鋼管廠廠投入運行,投產之初即實現熱—電聯供,薄板廠寬厚板區域部分控制室的整個冬天,“沐浴”在ORC發電機組帶來的光明和溫暖下。

這套由北京華晟環能科技有限公司與包鋼合作完成的發電機組,零部件全部采用“中國制造”,并具備原創性技術和完整的自主知識產權。這項工程采用全程自動化控制,具有一鍵啟機、智能并網、無人值守、靈敏可靠等優勢。通過實驗,包鋼ORC取熱系統因與原排煙系統并聯運行,能夠適應排煙溫度波動大等復雜工況,對薄板廠寬厚板2號加熱爐運行毫無干擾。ORC項目還因投資小、后期投入少,回收周期明顯小于傳統火力發電站。

據薄板廠高級技術主管王永民初步計算,在熱源充足的前提下,包鋼ORC余熱綜合利用項目,年可節約標準煤約2000噸,節水2萬噸。按照北方地區估算,該項目替代暖氣和空調等供暖、制冷設備,每年可累計節約近8000噸標準煤,節約各類費用約500萬元,減少二氧化碳等物質排放量亦十分可觀。

在“熱軋鋼管廠ORC余熱綜合利用示范工程”項目評審會上,專家組通過現場調研、技術質詢和數據抽查,一致認定該項目符合國家節能減排政策,社會、經濟效益顯著,具有重要實用價值、示范意義和廣闊的推廣示范前景。

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有機工質朗肯循環(Organic Rankine Cycle),簡稱ORC,通俗地說是一種低溫熱能發電技術,具有高效利用低溫熱源、適應復雜工況、適宜缺水地區、造價相對低廉、低溫下能夠保持正常工作等傳統發電技術無法比擬的優勢。

1999年,德國海德堡水泥集團建成了世界首座水泥廠ORC純低溫余熱發電站。美國公司也利用煉油廠余熱建造了ORC系統。美國、日本、新西蘭等國家利用ORC技術,紛紛建立了多處地熱低溫電站,取得了很好的經濟和環保效益。

隨著全球環境保護和節約能源的要求越來越高,且面對低溫低品位余熱這一龐大資源體系,ORC低溫發電技術將成為鋼鐵、石油、電力、水泥、造紙等諸多行業余能回收利用的寵兒,并逐步擴大應用于太陽能熱電、生物質能源和海洋溫差能源等方面,充分發揮其優化傳統能源結構、提升能源使用效率、減少溫室氣體排放、降低環境壓力等作用。

 

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