干货｜浅析低温余热发电的技术研究

  本文主要阐述了低温余热发电的技术特点，并着重分析了低温余热发电的单压、双压和闪蒸补汽三种系统及余热发电的三种主要设备。

  余热发电是利用燃料燃烧过程中多余的热能转换为电能的技术。余热发电不仅节能，同时有利于环境保护。余热发电具备如下特点：（1）以热定电。由于总系统热负荷是不稳定的，例如：有的生产是周期性的，有的高温产品和炉渣的排放是间断性，有的工艺生产虽然连续稳定，但热源提供的热量也会随着生产的波动而波动，因此余热发电需根据相关生产用热的余压量或生产的全部过程中产生的余热量来决定发电量。（2）热源含尘量大。含尘数量大超过一般的锅炉，容易粘结、积灰，从而对余热锅炉产生严重磨损和堵塞。余热锅炉入口前需进行除尘处理。（3）热源有腐蚀性。余热烟气中常常含有SO2等腐蚀性气体，在烟尘或炉渣中含有各种金属和非金属元素，这些物质都有可能对余热锅炉的炉膛及受热面产生高温腐蚀或低温腐蚀。（4）安装场地受限。由于受整个工厂系统等的限制，在设计安装余热发电系统时需统筹规划。

  单压系统是采用单压余热锅炉和单级进汽汽轮机的发电系统。这种系统组成简单，除氧水经给水泵依次进入余热锅炉内的省煤器、蒸发器、过热器最后进入汽轮机做功发电，一般单压系统余热锅炉排烟温度在110℃左右，SP炉排烟温度根据生料烘干温度要求。

  双压系统是采用双压余热锅炉和单级补汽的汽轮机发电系统。该系统按照能量梯级利用的原理，余热锅炉设置两个汽包，在受热面布置上顺着烟气流动同方向依次布置了高压过热段、高压蒸发段、高压省煤器、低压过热器、低压蒸发段、高压省煤器、低压省煤器，给水泵将除氧水分别升压到高、低压省煤器，进入两个压力不同的汽水循环在余热锅炉中生产两种不同压力的蒸汽：主蒸汽和低压蒸汽。低压蒸汽作为补汽进入汽轮机中部与主蒸汽一起推动汽轮机做功发电。由于采用这种双压结构，AQC锅炉排烟温度能降到90℃左右。

  闪蒸补汽系统是采用闪蒸补汽式汽轮机的发电系统。闪蒸原理是将较高压力及温度的热水等热源，经减压扩容，释放出所需的较低压力饱和蒸汽。给水经给水泵进入余热锅炉后，一部分热水经废气换热后生成过热蒸汽，接入汽轮机的主进汽口；另一部分高温度高压力欠饱和热水进入闪蒸器，生产出一定量的低压饱和蒸汽，进入汽轮机的低压补汽口，主蒸汽与低压蒸汽在汽轮机内做功发电。闪蒸器分离产生的大量饱和水进入除氧器，与汽轮机排出的冷凝水一起经除氧后由给水泵供给锅炉，形成一个完整的热力循环。AQC锅炉排烟温度可降低到90℃以下。

  余热锅炉是余热发电系统的关键设备和核心，如何将富含能量的热介质回收汇集以及引出进而通过余热锅炉进行能量转换是一个技术难点，余热锅炉本身的设计某些特定的程度上决定了余热回收利用的比例和彻底性。锅炉布置可分为立式、卧式两种。立式布置具有占地面积小、灰尘收集方便、烟气流动均匀、传热系数高的优点，但锅炉效率低于卧式锅炉，积灰以及积灰清除差于卧式，管束间易出现搭桥现象，耗钢量相对较大。因此锅炉布置需在考虑安装条件的基础后选择。由于热源含尘浓度大，为防止磨损的发生，采取了合理的流速设计，合理组织烟气动力场，使烟气流动均匀，避免局部过速磨损。同时粉尘粒度小，极易在锅炉受热面上积灰，导致传热系数下降，因此在锅炉设计时需考虑除灰。炉前需设置高效旋风除尘器或沉降室，除去大部分的粉尘。炉内受热面最好使用模式壁和光管结构，减少积灰的可能，并适当的增加受热面积，防止锅炉出力不足。在设计锅炉时还需设计清灰系统，目前多采用超声波吹灰、压缩气体吹灰和振打清灰。由于余热利用产生的蒸汽压力和流量不大的原因，蒸汽吹灰在余热发电中基本不使用，基本用机械振打除灰方式。

  余热发电汽轮机分为凝汽式和补汽式汽轮机，余热发电的补汽多为饱和蒸汽，导致汽轮机末几级相对湿度较大。这不仅增加了机组甩负荷时由于汽机负荷变化导致部件表面水膜闪蒸而引起的超速危险，而且造成汽轮机通流部件的严重侵蚀，汽轮机的安全将受到严重威胁，快速缩短机组常规使用的寿命，而且降低汽轮机的热效率。因此一定要采取有效的去湿措施减小蒸汽湿度，并对汽轮机零部件采取防侵蚀的措施来抵抗湿蒸汽的侵蚀，由此减少湿度大给机组带来的各种危害。可以在补汽进口前增加了防水滴滤网或汽水分离器，减少了进入汽缸内的水滴。通流设计时过加大静叶和动叶的轴间间隙使水滴能充分的雾化，能够大大减少动叶的腐蚀。汽缸下半设置疏水口，尽可能保证汽缸内壁形状平滑，确保通过重力作用使积水连续流动，通过底部疏水口或排汽管排出。末几级动叶片后设置去湿槽和捕水腔室，收集由于离心力和科氏力而向外飞出的沉积在动叶表面上的水分。在静止部套的中分面、连接突肩处镀不锈钢保护层防止湿蒸汽的缝隙侵蚀，末几级动叶片背弧顶部焊接整条的司太立合金片，动叶采用电火花强化处理以加强强度，达到防水蚀的目的。

  在余热发电中常用的是真空除氧和大气式除氧。真空除氧器是通过降低除氧器内压力，使气体在水中的溶解度降低，使水中的氧和其他气体析出。这种除氧方式能使水在低温沸腾，在除氧的同时不提高给水温度。因而对进口水温适应范围较广，凝结泵出口水可完全满足其工作需求，不需要加热抽汽。除氧器出水温度的高低，直接影响着锅炉的给水温度，进而影响锅炉的出力和排气温度，因此真空除氧器的选择既利用了低温段烟气，又避免了大气式热力除氧造成的系统复杂，较低的工作时候的温度更加有助于锅炉给水泵的正常运行。大气式除氧器对进口水温要求比较高，一般104℃，在余热发电系统中不设低压加热器，因此凝结泵出口水温度难以满足其工作要求，造成除氧效果不佳。如果在炉膛尾部再加设一级前置加热器来保证给水除氧效果，这便使锅炉受热面布置变得更复杂化，且该加热器受到的低温腐蚀也会非常严重，造成设备检修更换周期短。

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  12月25日，国家电投日照山钢余热综合利用项目投运发布会在山东省日照市成功举办，宣布山东省日照市东港区涛雒镇8社区4000余户居民近30万平方米集中供暖实现清洁替代。该项目由山东能源联合日照农发集团、哈工大金涛科技、中铁十四局共同投资开发建设，并获得了山钢日照公司的全力支持。日照市委常委、

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  北极星垃圾发电网获悉，云南省师宗县生活垃圾焚烧发电项目初步设计、施工图设计招标，项目总投资2.6亿元，设计服务费约250万元。项目建设一条解决能力为300吨/日的生活垃圾机械炉排焚烧炉生产线，最重要的包含垃圾接受储存和供料系统、垃圾焚烧系统、余热发电系统、烟气净化系统、污水处理系统等。

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  北极星电力网获悉，福建省发改委发布关于福建青拓新材料有限公司高性能不锈钢新材料及配套项目（一期）余热发电项目核准的批复，详情如下：福建青拓新材料有限公司：报来《福建青拓新材料有限公司关于申请核准高性能不锈钢新材料及配套项目（一期）余热发电项目的请示》及相关材料收悉。经研究，现就该

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  1月29日，由中国能建天津电建承建的广西钦州电厂三期2号机组汽机扣盖一次成功。本次扣盖工作从1月28日12时开始，历时34小时24分。该项目2号机组汽轮机为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的N660-28/600/600型超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、九级回热抽汽、双背压、抽汽凝汽式汽轮机。为完成

  北极星电力网获悉，近日，国家能源集团发布化工公司榆神综合能源岛2×660MW空冷机组项目三大主机设备采购公开招标中标结果公告。详情如下：

  北极星电力网获悉，日前，河北省2024年省重点建设项目名单已经省政府同意，现予印发。项目共计639项，总投资1.38万亿元，年度预计投资2200亿元。其中包含柏翰能源任丘至黄骅天然气支线管道项目（沧州经开区）、国能河北定州电厂三期2×660MW机组扩建工程（定州市）、国家能源廊坊热电厂二期2X350MW“等

  近日，中国船舶七〇三所再迎喜讯，由蒸汽动力事业部负责的全国首台百万千瓦机组切缸灵活性改造项目——平顶山电厂供热改造工程顺利完工。这一成绩的取得，充分体现了七〇三所在节能行业的强大实力和坚定决心，更为冬季供暖这一重大民生问题提供了有力保障。在本次改造工程中，项目组面临着时间紧、任务

  北极星电力网获悉，1月30日大唐发电召开董事会审议通过《关于投资建设大唐金华天然气发电项目的议案》，同意投资建设大唐金华天然气发电项目，项目总投资约32.85亿元，大唐国际占比51%。

  日前，国家能源集团发布宁夏电力国能宁夏中卫电厂4×660MW机组扩建工程脱硝系统EP项目公开对外招标项目招标公告。详情如下：宁夏电力国能宁夏中卫电厂4×660MW机组扩建工程脱硝系统EP项目公开对外招标项目招标公告1.招标条件本招标项目名称为：宁夏电力国能宁夏中卫电厂4×660MW机组扩建工程脱硝系统EP项目公开

  北极星电力网获悉，华电集团电子商务平台近日发布喀什华电2×66万千瓦热电联产项目主机设备中标候选人公示，详情如下：CHDTDZ012/23-ZJ-001【锅炉(含脱硝)设备招标】中标候选人第1名：哈尔滨锅炉厂有限责任公司，投标报价：105200.000000万元，质量：满足招标文件要求，工期/交货期/服务期：满足招标文

  北极星电力网获悉，1月25日，中国能建安徽电建第二工程公司承建的宿州钱营孜电厂二期扩建工程1×1000兆瓦超超临界二次再热燃煤发电机组，汽机基座台板结构混凝土浇筑历时17小时圆满完成，为汽轮机安装工作奠定了基础。宿州钱营孜电厂二期扩建项目建设一台1000兆瓦级别的燃煤机组，位于宿州市埇桥区桃园

  近日，华能南方分公司发布海门电厂5、6号机组项目（汕头电厂迁建）三大主机设备采购招标公告，招标规模为2×1000MW高效超超临界一次再热燃煤发电机组，详情如下：华能南方分公司海门电厂5、6号机组项目（汕头电厂迁建）三大主机设备采购招标公告(招标编号：HNZB2024-01-1-265)项目所在地区：广东省1.招

  新年伊始，哈电汽轮机市场开发再传捷报，正式签订中煤西北能源乌审旗2×660MW煤电一体化工程建设项目汽轮机设备合同，成功中标国能榆神综合能源供应岛2×660MW燃煤空冷机组项目、国投钦州第二发电有限公司三期4×660MW项目3号4号机组汽轮机及其辅助设备，实现新年市场开门红。中煤西北能源乌审旗2×660MW煤

  元月份以来，国家能源集团坚持稳中求进、以进促稳、先立后破，精准发力、精益组织、精细调度，煤电运化9项一级指标全部完成月度高标计划，一体化出区调运量、铁路运输量等多项指标超预期、创新高，以高质量开门红为经济社会持续健康发展提供了有力支撑。1月份，国家能源集团商品煤资源量同比增长6.9%，

  2023年，全省电力运行状态趋势良好，电力供应保障充足有序，发电装机容量、发电量与外送电量均创历史上最新的记录，发电结构持续优化。发电装机容量稳步增加，可再次生产的能源装机占比近四成。截至2023年底，全省发电装机容量13304.1万千瓦，比上年增长10.1%，较上年末增加1224.5万千瓦。分类型看，火电（包括燃煤、燃气

  1月30日，新疆尔自治区阿克苏地区行政公署发布《关于地区新能源产业项目落地有关政策》，文件指出，市场化新能源项目须根据拟落地县(市)新增用电负荷及是不是具备与新建项目相匹配的电网接入、项目用地等条件,确定项目落地情况。在新能源项目落地路径方面，文件明确，以园区低碳转型路径落地的，由园

  截止2023年底，全省装机13304万千瓦，全国第8。其中，火电8011万千瓦，增长169万千瓦；风电2500万千瓦；太阳能2490万千瓦；水电225万千瓦；储能78万千瓦。

  从中国华能获悉，2023年，中国华能着力优布局、促转型，在新能源发展、大基地开发建设、核电发展领域实现“三大突破”。该公司累计新能源装机容量突破7200万千瓦，低碳清洁能源装机占比达47%，2023年新能源发电量首次突破千亿大关，创历史上最新的记录。2023年，该公司新能源发展创历史最好水平，装机规模年内

  北极星电力网获悉，1月30日，赣能股份公告，预计2023年净利润4.3亿元-5.3亿元，同比增长3938.17%-4877.27%。2023年度公司业绩变动的根本原因是：公司所属丰城发电厂#7、#8机组本期正常商运，公司火力发电量及营业收入大幅度的增加，同时燃料成本较上年同期有所下降。

  近日，华能集团2024年工作会议召开。2023年华能全年发电量、供热量、煤炭产量等关键生产指标，利润、净利润、归母净利润、经济增加值等主要经营指标，以及新能源开工、投产等绿色发展指标，均创公司成立以来最好水平，高质量完成年度目标任务。

  1月26日，国家能源局发布2023年全国电力工业统计数据。截至12月底，全国累计发电装机容量约29.2亿千瓦，同比增长13.9%。其中，太阳能发电装机容量约6.1亿千瓦，同比增长55.2%；风电装机容量约4.4亿千瓦，同比增长20.7%。2023年，全国6000千瓦及以上电厂发电设备累计平均利用3592小时，比上年同期减少10

  北极星电力网获悉，1月26日华电国际公告，截至2023年12月31日，华电国际电力股份有限公司（以下简称“本公司”）及其子公司（以下简称“本集团”）按照中国会计准则财务报告合并口径计算的2023年全年累计完成发电量2,237.95亿千瓦时，较上年同期增长约1.30%；完成上网电量2,095.46亿千瓦时，较上年同期

  据国家能源局多个方面数据显示，截至2023年11月底，全国发电装机容量达28.5亿千瓦，可再次生产的能源装机占比超49%，全国可再次生产的能源装机超越火电。然而在发电量方面，可再次生产的能源想要超越火电还有非常长的路要走。北极星电力网统计了我国31个省份发电量（港澳台地区数据暂缺）。2023年，占比不足50%的火电装机贡献了全年

  截至1月22日，国能（泉州）热电有限公司在福建省2024年电力中长期市场交易中，签约电量83.03亿千瓦时，同比增加4.8亿千瓦时，创历史同期新高，取得年度电力交易“开门红”。2024年福建省电力市场燃煤年度交易包括双边协商、集中竞价、电网企业代理购电挂牌交易三类。在福建公司领导下，该公司积极应对