非稳态余热回收及饱和蒸汽发电技术技术内容

非稳态余热回收及饱和蒸汽发电技术技术原理

非稳态余热经高温除尘，余热锅炉将热量传递给循环工质，循环工质吸收热量后变为蒸汽进入储热器。储热器的作用是将非稳态的工况转化为稳态。稳态蒸汽进入汽轮机内除湿再热后，经饱和蒸汽轮机做功，乏汽进入凝汽器，在其内凝结为水，并经除氧后返回余热锅炉开始下一个循环，从而将非稳态余热资源转化为电能高效利用。

非稳态余热回收及饱和蒸汽发电技术关键技术

1）非稳态热源余热回收及高效蓄能稳流技术；

2）饱和蒸汽汽轮机去湿再热技术的改进和优化；

3）空气直接凝汽新技术；

4）高温除尘技术；

5）余热发电系统集成与优化。

该节能技术主要应用于非稳态余热资源的回收利用。由于这类余热热量和参数不稳定、波动大导致回收困难，因此目前多数不稳定余热直接排放到环境中，未能得到有效利用。据不完全统计，仅在钢铁、有色冶炼行业，全国有至少有300 万吨标准煤以上非稳态余热资源未得到充分利用。

钢铁、有色金属、石化等行业生产过程产生的不稳定、不连续余热资源回收

非稳态余热回收及饱和蒸汽发电技术

1）可回收温度在200～1000℃，波动范围达80%、流量波动达3倍的烟气余热资源；

2）系统发电效率15%以上。

该技术已经应用于多个工程项目。2009年，采用该技术的珠钢电炉烟气利用项目被中国节能服务产业委员会授予“中国节能服务产业优秀示范项目”。该技术已经先后对钢铁的转炉饱和蒸汽、电炉饱和蒸汽、铅锌冶炼的饱和蒸汽及铜冶炼的饱和蒸汽进行利用，各实施案例均运行良好，技术比较成熟。

典型用户：济南钢铁股份有限公司、陕西东岭锌业有限责任公司

1）建设规模：济南钢铁股份有限公司（济钢）一炼钢转炉饱和蒸汽4.5MW余热电站。主要技改内容：对转炉蓄热器进行改造，新建汽轮发电机，主要技改设备包括蓄热器、汽轮机和发电机。节能技改投资额3500 万元，建设期10 个月。每年可节能11500 tce，年节能经济效益874.8 万元，投资回收期4 年。

2）建设规模：陕西东岭锌业13MW 饱和蒸汽余热发电工程。主要技改内容：对产生的饱和蒸汽进行收集，处理后，建设饱和蒸汽发电机组。主要技改设备包括蓄热器、汽轮机和发电机。节能技改投资额9000 万元，建设期1 年。年可节能33200tce，年节能经济效益2525 万元，投资回收期3.6 年。

在工业生产中，根据工艺流程的需要，很多情况下会生产不连续、不稳定的蒸汽或饱和蒸汽，如钢铁行业的炼钢转炉、炼钢电炉，炼锌的沸腾炉、漩涡炉，以及烟化炉等。这些蒸汽的参数较低，品质较差，采用常规的汽轮机效率很低，且容易发生水蚀；如果采用饱和蒸汽汽轮机结合蓄热式饱和蒸汽稳流系统技术，可以使发电系统正常运行，不受末级叶片水蚀和干度的限制，可充分利用非稳态的余热资源。

以钢铁转炉为例，国内有千余座转炉，如全部采用非稳态余热回收及饱和蒸汽发电技术，总装机容量可达75 万kW 左右。按照推广比例为20%估计，总装机容量约为150MW，总投资7 亿元，年节约标煤40 万吨。

对于铜冶炼行业，我国每年铜产量约为400 万吨左右，且保持持续增长，按照年产10 万吨铜的冶炼厂可配套一个8MW 的余热电站计算，整个市场容量可达320MW 左右，若余热发电推广20%，则容量约为64MW，总投资约3 亿元，年节约标煤17 万吨。

该技术入选国家重点节能技术推广目录（第四批）；该批次技术共有22条，如下：

在电化学技术中，若电极相对于电解质溶液保持静止不动，称静止电极技术；若电极和电解质溶液相对运动，称流体动力学技术。旋转圆盘电极(或称转盘电极)和旋转环盘电极是常用的两种流体动力学技术。这两种电极的构造见图1。转盘电极只有一圆盘，环盘电极则在圆盘外围设置一个圆环，盘与环之间只有很小的间隙，圆盘或环盘围绕中心轴旋转，转速由一个旋转系统调节和测量。

稳态技术旋转圆盘电极的稳态技术

在旋转圆盘电极的稳态技术中，电极附近液相内的有效扩散层厚度如图2,式中D为扩散系数；v为动力粘度系数;ω为圆盘电极转动角频率。δ易于控制和计算，因而旋转圆盘电极比静止电极有以下优点：浓差极化稳定，极化曲线稳定性好，可以测量比较迅速的电化学反应。所以测量旋转圆盘电极的极化曲线，尤其在测定扩散系数、反应得失电子数、反应物浓度、电镀添加剂的整平作用和电极反应动力学参数等方面有广泛的应用。

稳态技术旋转环盘电极稳态技术

在旋转环盘电极稳态技术中，测量圆盘电极极化曲线的同时，控制圆环电极于一固定的电势，用以检测圆盘电极上产生的反应中间物，是检测反应中间物和研究电极反应机理的重要工具之一。

如果在指定时间范围内，表征电极系统的参量（如电极电势、电流、阻抗、浓度分布、电极表面状态等）基本不变或变化甚微，则这种状态称为稳态。稳态电极系统的电极电势和电流与时间无关。稳态技术主要是测量电流与电极电势的关系──稳态极化曲线，常采用两种方式：控制电流法和控制电势法。

控制电流法是逐步改变电流（可以逐点改变，也可以连续慢速改变），在实验装置上比较简单，但不能用来测量如钝化曲线等出现负斜率（即超电势增加时极化电流反而减小）的极化曲线。控制电势法则不受此限制，但需要采用恒电势仪以控制电极电势，并使电极电势逐点（或者以足够慢的速度）连续改变（称为电极电势扫描）。

稳态误差系数作用和意义

稳态（静态）误差系数定量描述了系统跟踪不同形式输入信号的能力。当系统输入信号形式、输出量的希望值及容许的稳态位置误差确定后，可以方便的根据静态误差系数去选择系统的型别和开环增益。但是静态误差系数仅对单位反馈控制系统有着明确的物理意义。

稳态误差系数总结表格

可以将三种稳态误差系数总结表格如下