今年6月,中低品質(zhì)余熱資源的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用突破之作:有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)(ORC)透平發(fā)電技術(shù)在包鋼獲得成功。據(jù)《中國(guó)冶金報(bào)》6月26日?qǐng)?bào)道,從包鋼傳來令業(yè)界振奮的消息:我國(guó)首套兆瓦級(jí)采用有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)(ORC)透平技術(shù)的中低溫余熱綜合利用項(xiàng)目,在經(jīng)過八個(gè)月試運(yùn)行,正式投入使用,實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定并網(wǎng)發(fā)電。這套在包鋼薄板廠寬厚板2號(hào)加熱爐上安裝的系統(tǒng),是我國(guó)鋼鐵業(yè)解決中低品質(zhì)熱源余熱利用的首次產(chǎn)業(yè)化成功實(shí)踐。
數(shù)字難精:鋼鐵業(yè)身邊有幾個(gè)“三峽”?
在采訪一些業(yè)內(nèi)人士時(shí),在一些報(bào)道中,記者多次遇到這樣的說法:就在我國(guó)鋼鐵業(yè)身邊,如果把每年產(chǎn)生的中低品質(zhì)余熱綜合利用起來發(fā)電,相當(dāng)于三個(gè)三峽電站發(fā)出的電。當(dāng)?shù)谝淮温牭竭@種說法時(shí),記者和許多人一樣:很是詫異!
當(dāng)記者經(jīng)歷這次多緯度的采訪后感到:這種以中低品質(zhì)的余熱形態(tài)陪伴鋼鐵業(yè)的巨大能量真的可與“三峽”一比。
記者查到的數(shù)據(jù)表明:按設(shè)計(jì),三峽電站年發(fā)電量887億千瓦時(shí);按實(shí)際,去年三峽電站發(fā)電量達(dá)到828億千瓦時(shí);據(jù)一家北京媒體報(bào)道,去年北京年用電量達(dá)400億千瓦時(shí)。三峽電站一年的發(fā)電量可供兩個(gè)多點(diǎn)兒北京城的用電量。這就意味著全國(guó)鋼鐵行業(yè)每年還有相當(dāng)于三個(gè)三峽電站發(fā)出的電的余熱有待利用;換個(gè)說法就是:這些余熱如果全利用,發(fā)成電,可滿足六七個(gè)北京城規(guī)模的大城市使用。
原北京科技大學(xué)教授蒼大強(qiáng)在一次演講中展示的數(shù)據(jù)顯示:我國(guó)鋼鐵行業(yè)大于900度的高品質(zhì)余熱回收利用率為47%;大于400度小于900度的中品質(zhì)余熱回收利用率為30%;低于400度低品質(zhì)余熱的回收利用率最低,只有23%。
蒼教授在電話中向記者強(qiáng)調(diào),這個(gè)數(shù)據(jù)是引用的東北大學(xué)蔡九菊教授的,蔡教授的這個(gè)數(shù)據(jù)是基于對(duì)部分鋼鐵企業(yè)的調(diào)查和研究得出的。
另據(jù)昆明理工大學(xué)一些學(xué)者的研究,鋼鐵企業(yè)的余熱資源占企業(yè)總用能的37%左右,其中有30%左右得到了利用,還有70%,折合成標(biāo)準(zhǔn)煤每年有1.5億噸,這些余熱資源如果全部發(fā)電,相當(dāng)于三個(gè)三峽電站的年發(fā)電量。
記者請(qǐng)一位從事節(jié)能工作多年的工程師做了計(jì)算,如果這些中低溫余熱均得到利用,理論上相當(dāng)于接近四個(gè)三峽電站的發(fā)電量。這么說來,鋼鐵業(yè)中低品質(zhì)余熱相當(dāng)于三個(gè)三峽電站發(fā)出的電還是理論上相對(duì)保守的說法!多年從事相關(guān)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等工作的冶金清潔生產(chǎn)技術(shù)中心主任楊曉東認(rèn)為:這些數(shù)據(jù),盡管難言精確,但相對(duì)還是靠譜的。
應(yīng)當(dāng)說,我國(guó)鋼鐵企業(yè),特別是大中型鋼鐵企業(yè)的余熱回收工作取得了巨大進(jìn)步。噸鋼綜合能耗水平每年均有不斷提高,各工序余熱回收利用都不斷取得進(jìn)展。與此同時(shí),我們清醒地看到:就整體而言,鋼鐵行業(yè)的余熱回收工作的進(jìn)步是不均衡的:
一是高溫余熱回收進(jìn)步大,低溫特別是400度以下溫度余熱回收進(jìn)步??;
二是連續(xù)穩(wěn)定的高品質(zhì)熱源回收進(jìn)步大,間斷、不穩(wěn)定、波動(dòng)大的熱源回收少。
三是大中型鋼鐵企業(yè)余熱回收工作進(jìn)步大,其他鋼鐵企業(yè)余熱回收工作有待加強(qiáng)。
巨量中低品質(zhì)余熱為何較少利用?歸結(jié)起來的主要原因就是一個(gè)字:難!多年來,鋼鐵行業(yè)大量高溫、高品質(zhì)余熱已經(jīng)基本上得到了利用。利用較少的這些余熱主要集中在中、低溫和中低品質(zhì)的熱源上,這些熱源多數(shù)是不連續(xù)、不穩(wěn)定、溫度低、投資回報(bào)率低。更為重要的是,利用這些熱源特別是低品質(zhì)熱源的綜合利用方面,在技術(shù)、工藝、工程方面存在不少問題,盡管政府、高校、研究機(jī)構(gòu)、鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)、節(jié)能企業(yè)均不懈努力,但突破性成果較少,能進(jìn)行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的突破性成果更少。
因此,如此巨量中低品質(zhì)余熱成為難啃的“骨頭”!
共同努力:我國(guó)中低品質(zhì)余熱利用研究和產(chǎn)業(yè)化形成新態(tài)勢(shì)
經(jīng)過各方共同努力,我國(guó)鋼鐵業(yè)中低品質(zhì)余熱利用研究和產(chǎn)業(yè)化正逐步形成良好態(tài)勢(shì)!我國(guó)政府十分重視中低品質(zhì)余熱利用的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用攻關(guān)工作。國(guó)家工信部、科技部、財(cái)政部、國(guó)資委發(fā)布的《重大技術(shù)裝備自主創(chuàng)新指導(dǎo)目錄(2012年版)》的中,明確列入了“有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)(ORC)透平技術(shù)”,組織產(chǎn)學(xué)研進(jìn)行攻關(guān)。
研究、利用中低溫余熱的好消息很多!
高校加強(qiáng)了對(duì)這方面的研究:昆明理工大學(xué)、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)等對(duì)有機(jī)工質(zhì)和熱力循環(huán)進(jìn)行了一定的研究,發(fā)表了不少學(xué)術(shù)論文和國(guó)外情況介紹。企業(yè)在產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用中低品質(zhì)余熱加大了投入力度。
寶鋼中央研究院首席工程師李咸偉向記者透露:寶鋼有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)透平技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)開始,其熱源溫度在200℃以下。
以水泥窯低溫余熱發(fā)電技術(shù)起家,發(fā)明了余熱利用雙壓技術(shù)的 中信重工,承擔(dān)了一項(xiàng)國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題,采用有機(jī)介質(zhì)朗肯循環(huán)透平發(fā)電技術(shù),正在建設(shè)興澄特鋼活性石灰余熱利用項(xiàng)目 ,熱源溫度250℃以下,1兆瓦以上。承擔(dān)包鋼這一余熱利用產(chǎn)業(yè)化任務(wù)是北京的一家科技公司,其董事長(zhǎng)殷先生向記者透露:經(jīng)過包鋼示范工程,這個(gè)公司已經(jīng)擁有相關(guān)發(fā)明、實(shí)用新型專利已經(jīng)增加到16項(xiàng) 。
殷董事長(zhǎng)談及下一步打算時(shí)表示,在技術(shù)研究方面,將進(jìn)一步與德國(guó)、荷蘭、法國(guó)的大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)合作,與國(guó)內(nèi)的哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)合作,進(jìn)一步優(yōu)化技術(shù)工藝路線。在包鋼新的中低溫?zé)嵩蠢庙?xiàng)目上要做到2兆瓦,還打算將五個(gè)煙囪的取熱對(duì)應(yīng)到一個(gè)ORC系統(tǒng),正在籌建。新項(xiàng)目有望采用BOT方式建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。充分顯示了這家公司對(duì)自己核心技術(shù)和工程能力的自信。
發(fā)展迅速:全世界已經(jīng)有2000多套ORC裝置在運(yùn)行
據(jù)一些專家介紹,全球科研和產(chǎn)業(yè)界對(duì)于低溫?zé)崮芾玫难芯科鹪从?0世紀(jì)70年代。以色列奧馬特(ORMAT)公司發(fā)明的有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)(ORC)技術(shù),回收低于350℃低品位余熱能源。不完全統(tǒng)計(jì),目前全世界已有2OOO多套ORC裝置在運(yùn)行,并且有十幾家設(shè)備生產(chǎn)制造企業(yè)。ORC發(fā)電機(jī)組采用透平發(fā)電工藝的最大單機(jī)容量可達(dá)10000千瓦。近10年逐步形成了ORC純低品位余熱發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化。
目前,世界上 ORC低品位余熱利用技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域在工業(yè)余熱、地?zé)岚l(fā)電、太陽能熱電、生物質(zhì)能和海洋溫差能源等領(lǐng)域。由于世界鋼鐵業(yè)的中心已經(jīng)逐步移到中國(guó),因此,在西方國(guó)家工業(yè)余熱約占40%,地?zé)岚l(fā)電及生物質(zhì)能約占60%,鋼鐵業(yè)應(yīng)用ORC的報(bào)道不是很多。有關(guān)專家認(rèn)為,有機(jī)工質(zhì)ORC系統(tǒng)在中國(guó)鋼鐵業(yè)得到大規(guī)模應(yīng)用。因此對(duì)西方國(guó)家而言,ORC系統(tǒng)可望成為“ 墻里開花墻外紅”的技術(shù)。
升溫加力:低品質(zhì)余熱綜合利用還需各方大協(xié)作
鋼鐵行業(yè)中低品質(zhì)余熱綜合利用的技術(shù)、工藝、工程難點(diǎn)已經(jīng)初步解決,正在不斷提升技術(shù)水平、優(yōu)化工藝路線;示范工程既有政府支持的項(xiàng)目,也有企業(yè)自主開發(fā);產(chǎn)業(yè)化初步成功,有較好經(jīng)濟(jì)回報(bào),已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。
如何由點(diǎn)帶面,不斷提高推廣應(yīng)用的廣度和深度,是業(yè)界面臨的新任務(wù)。需要各方繼續(xù)給力、加溫。對(duì)于正處在轉(zhuǎn)型升級(jí)新歷史階段的鋼鐵行業(yè),擔(dān)當(dāng)起這一新任務(wù)既有助于我們走出困境,又需要勇氣和擔(dān)當(dāng)。
規(guī)模小,資金實(shí)力弱,是從事余熱綜合利用這一類裝備、技術(shù)、工程公司的共性,即使是其中的上市公司,相對(duì)于我們鋼鐵企業(yè)而言,也是小公司。但他們中的多數(shù)公司就干一件事,很專業(yè),這一方面有利于不斷提升其核心技術(shù)水平和工程能力,另一方面也意味著他們很難做到“東方不亮西方亮”,一個(gè)項(xiàng)目的失敗了,就很難再翻身。
要大規(guī)模開發(fā)利用鋼鐵業(yè)的中低溫余熱資源,還需要社會(huì)各方合力推動(dòng)。
首先需要鋼鐵企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和專業(yè)人員繼續(xù)大力支持。
承擔(dān)包鋼項(xiàng)目的殷董事長(zhǎng)在接受記者采訪時(shí)多次表示:包鋼項(xiàng)目能夠成功,首先歸功于包鋼領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員的敢于擔(dān)當(dāng)。這項(xiàng)新技術(shù)包鋼也沒用過,理論上再好,過程試驗(yàn)再完美,產(chǎn)業(yè)化過程中也要解決這樣那樣的問題。沒有這種擔(dān)當(dāng),就沒有這種突破。
其次,需要社會(huì)資金,包括風(fēng)險(xiǎn)資金的加盟。記者接觸到的這批中小企業(yè),普遍希望來自各方政府、銀行、各類風(fēng)險(xiǎn)投資基金等資金的支持。同時(shí),他們還希望這些資金不是那種賺一把就走的資金,用一位民營(yíng)企業(yè)家的的話講:希望志同道合的資金!
第三,各級(jí)政府繼續(xù)在政策上支持,加大協(xié)調(diào)力度。
從過去的實(shí)踐上看,各級(jí)政府部門通過諸如國(guó)家支撐項(xiàng)目等投入的資金對(duì)新技術(shù)、新工藝的推廣應(yīng)用起到了重要作用。就鋼鐵行業(yè)的中低品質(zhì)余熱綜合利用而言,繼續(xù)尋找新技術(shù)、工藝路線,選擇鋼廠有代表性的工序節(jié)點(diǎn),有組織的加強(qiáng)攻關(guān),既是記者的感受也是業(yè)界的希望!
記者深信:加大力量,開發(fā)鋼鐵業(yè)身邊的“三峽”,每年相當(dāng)于三個(gè)三峽的電能的鋼鐵行業(yè)中低品質(zhì)余熱,綜合利用的比例將會(huì)起來越高!
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