余热发电系统

废热发电通常可采用：废热蒸汽动力循环发电和废热有机朗肯循环发电等。

废热发电蒸汽动力循环

对于废气余热回收， 传统的方法是以水为工质的蒸汽动力循环，该类技术相对比较成熟，已经在多个行业得到应用，主要有单压余热发电系统、双压余热发电系统及闪蒸余热发电系统等。

（1）单压余热发电系统

单压余热发电循环 是在余热锅炉中利用烟气余热加热给水，产生单压过热蒸汽，进入汽轮机做功，做过功的蒸汽经过冷凝、除氧送入余热锅炉完成循环。该系统具有结构简单、运行维护简便、投资小等优点，普遍采用。然而，该系统缺点是废气余热得不到充分利用，其发电能力相对较低。

（2）双压余热发电系统

双压余热发电循环是将给水分为两路，在余热锅炉中被热烟气加热，产生两股压力不同的蒸汽，一股高压蒸汽从主汽门进入汽轮机发电，另一股低压蒸汽从汽轮机的中间级进入汽轮机，与主蒸汽一起做功，增大发电量。该系统总体来说，发电能力较高，但由于采用两种压力蒸汽，因此系统复杂，投资较大。淮钢烧结余热发电项目就是采用双压余热发电系统。

（3）闪蒸余热发电系统

闪蒸余热发电循环是一路由余热锅炉生产的主蒸汽送入汽轮机做功，另一路由余热锅炉生产高温热水送入闪蒸器降压蒸发出蒸汽，补入汽轮机做功。该系统发电能力和投资在前两种系统之间。废气蒸汽动力循环发电技术的难点在于补汽凝汽式汽轮机的研发，我国已在该技术上取得突破，国产补汽凝汽式汽轮机已在多个项目获得应用。以上介绍的三种系统如何选用，要综合考虑投资大小、投资回报、运行稳定性和运行经济性后确定。

废热发电有机朗肯循环

对于低温废气余热回收，除了采用蒸汽动力循环外，还可采用有机朗肯循环(ORC)。该循环工作时，有机工质在换热器内吸收低温余热，蒸发汽化后进入涡轮机做功，涡轮机带动发电机发电，做过功后的乏汽被冷凝后形成液体由工质泵送入换热器吸热完成循环。该循环所利用的热源温度多为温度230℃以下，甚至100℃左右的热源。ORC 技术已经被广泛用于水泥厂、石化厂、造纸厂、燃气轮机及内燃机等工业领域的余热发电。尽管有机朗肯循环发电已经有商业应用，但该技术还在不断完善中。近年来，该技术的研究热点主要集中在：有机工质的选择，热力系统优化等。

有机朗肯循环工质的选择应着重考虑工质的毒性、易燃性、化学稳定性、腐蚀性及热力特性等，同时对其经济性及环保方面都有要求，即要求对臭氧层无破坏作用。根据工质在温熵图上饱和汽化线的斜率不同，有机工质可分为干流体、等熵流体与湿流体。如果选择干流体，则进入涡轮机的工质只需加热到饱和蒸汽即可，过热反而会降低系统效率。如果选择湿流体，则进入涡轮机的工质需加热到过热蒸汽。

热力系统优化方面，可采用内置热交换器，利用乏汽余热加热冷凝液，这种方法对于湿流体过热循环的效率有一定提高。还可以采用抽汽回热式有机朗肯循环，该循环系统产生等量电能所需的吸热量要比普通ORC 系统低、热效率更高、产生等量电能所需的热量更少，具有更好的性能。但这两种方法均需增加设备投资，运行维护工作量大，因此需经过经济技术比较后决定。

宁国水泥厂日产4000吨熟料生产线配套6480千瓦余热发电系统属中日合作能源综合利用示范项目，是我国首套水泥窑纯低温余热发电机组，始建于1996年10月18日，1998年3月6日竣工投产发电；日产5000吨熟料生产线配套9100千瓦余热发电项目2005年10月28日开工建设，是海螺自主设计、自主成套、自主建设的余热发电系统，2006年7月29日竣工投运，建设历时仅9个月。两套余热发电系统每年可节约原煤5万吨以上，可减少二氧化碳排放达12万吨。2100433B

项目规划投资建设两条日产5000吨新型干法水泥熟料生产线，水泥粉磨系统320万吨，配套建设1.8万千瓦低温余热发电系统及10万吨石膏中转站，计划建成湖南省最大的水泥生产企业。2007年6月开工首条日产5000吨熟料生产线，2008年9月建成投产，并同步投产水泥粉磨和余热发电系统。