“低溫熱發(fā)電裝置投運后，我們已經停掉了10臺用來冷卻熱水的空冷器。扣除機組自耗電和循環(huán)水耗電，初步估算，目前每天差不多可節(jié)電1000度左右”。8月15日下午，九江石化煉油運行五部主管生產的副部長鄧靜耿向記者介紹說。

此時，他身后的低溫余熱有機朗肯循環(huán)(ORC，Organic Rankine Cycle)發(fā)電裝置已經安全平穩(wěn)運行了將近300個小時。

低溫余熱主要為溫位在90～150度的余熱資源，包括熱媒水、煙氣、低壓放散蒸汽、待冷卻的工藝物流等。在化工、水泥、冶金等眾多行業(yè)，低溫余熱資源豐富，但由于缺乏相應的技術，長期以來，除少量用于制冷、供熱外，大量低溫余熱白白浪費，在有些工藝中，需要采用空冷、水冷等耗能的方式處理低溫熱。在此過程中，不但沒有節(jié)能，反而損耗了大量的其他能源。

“低溫余熱數量大，品位低，如何有效充分利用一直是煉化企業(yè)研究的課題。”九江石化生產經營部節(jié)能辦主任王瑞群介紹說，本世紀初，九江石化低溫熱水主要用于氣分裝置、生水換熱、鍋爐除鹽水換熱、生活水換熱和冬季采暖，但熱源利用有限;原有低溫熱網絡存在熱阱不足，熱量過剩;熱阱季節(jié)性較強使系統的綜合調控較為困難等問題。

2009年，九江石化針對煉油裝置大量低溫熱能質低、位置分散的現狀，按照“溫度對口、梯級利用”的原則，通過節(jié)能技術改造，在煉油裝置中建立起一大一小兩個系統，初步解決了老裝置系統低溫熱優(yōu)化匹配的問題。

王瑞群說：“在500萬噸/年規(guī)模時，我們圍繞低溫熱的利用做了許多改造優(yōu)化工作，但現在裝置規(guī)模提升到800萬噸/年以后，原有的一些節(jié)能利用措施，難以充分消化這些增長的低溫熱源，而利用低溫熱發(fā)電，應該說是為有效地解決這個問題探索出了一條新路。”

為深度挖掘節(jié)能潛力、降低單位能耗，2014年，中國石化科技部將“煉廠低溫余熱有機工質發(fā)電技術開發(fā)”列入股份公司科技開發(fā)項目和“能效倍增計劃”立項開發(fā)，委托九江石化、洛陽工程公司、中船重工第七一一研究所結合九江石化油品質量升級工程富余低溫熱資源，開展技術路線論證、發(fā)電裝置研究及工業(yè)應用等研究工作。2014年6月總部科技部組織完成方案評審。2015年2月出版可研報告。

2015年，三方遵循“技術上先進，經濟上合理”的原則，進行了多次技術方案論證，充分考慮煉廠低溫余熱資源數量大、溫位低的特點，結合透平膨脹機效率高、單機功率大，烷烴類有機工質廉價易得的優(yōu)點，最終確定采用透平膨脹機有機朗肯循環(huán)低溫發(fā)電技術路線，有機工質采用異丁烷(R600a)。裝置主要包括一套裝機功率1600千瓦的透平膨脹機發(fā)電機組，兩臺預熱器，四臺蒸發(fā)器，一臺過熱器，四臺冷凝器，三臺工質泵及配套控制配電系統。

2015年11月發(fā)電裝置土建施工;2016年5月實現中交;2016年7月25日首次并網;在進一步完善和調試之后，8月3日，機組實現滿負荷并網運行，所有運行參數達到設計指標。

中船重工第七一一研究所九江項目經理、高級工程師黃浩博士表示，工業(yè)余熱利用是推進節(jié)能減排的重要環(huán)節(jié)，有機朗肯循環(huán)(ORC)技術作為低溫余熱發(fā)電利用的有效途徑之一，已廣受關注。

“在國內采用向心式透平膨脹機，以烷烴類工質為循環(huán)工質的有機朗肯循環(huán)技術，并實現兆瓦級ORC發(fā)電裝置工業(yè)應用的，九江石化是第一套。”黃浩博士介紹說，和其他有機朗肯循環(huán)技術相比，九江石化ORC系統的低溫余熱發(fā)電裝置具有明顯的優(yōu)勢。一是循環(huán)工質采用的是煉化裝置自產的異丁烷，具有原料易得，成本較低的優(yōu)勢，而且更加綠色環(huán)保，價格僅為氟利昂類工質的十分之一。二是原動機采用的是透平膨脹機。相對于其他類型原動機，透平膨脹機具有單機功率大、效率高的優(yōu)勢，非常適合煉化企業(yè)這類低溫余熱資源量大的應用場合。七一一研究所在多年技術積累的基礎上開發(fā)了目前國內最大、單機功率達到1600千瓦的透平膨脹機組應用于九江項目中。三是換熱器采用高效緊湊型全焊接板式換熱器。該型設備的采用有助于提高換熱效率、降低有機工質填充量、減少設備占地。四是該項目所有核心設備全部實現了國產化。

黃浩博士稱，九江石化有機朗肯循環(huán)發(fā)電裝置節(jié)能降耗主要體現發(fā)電和節(jié)省空冷電耗兩個方面。雖然對本項目的后評價還有待時日，但從目前運行情況看，本項目無疑是成功的。初步統計，扣除機組自耗電和循環(huán)水耗電，按照全年冬夏季節(jié)平均節(jié)電1250kW計算，本項目每年節(jié)電1050萬度，節(jié)約標煤1400多噸，實現二氧化碳減排3300多噸。

當前，我國能源供給形勢嚴峻、環(huán)保壓力增大，深入開展節(jié)能減排工作尤為迫切。據相關資料顯示，現階段我國工業(yè)余熱的回收效率只有發(fā)達國家的80%左右，提高能源利用效率是目前我國節(jié)能減排的工作重點。對余熱資源巨大的煉化企業(yè)而言，有機朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電技術的大型工業(yè)應用，可以充分實現能源的梯級利用，并形成擁有自主知識產權和核心競爭力的節(jié)能產品。在這種背景下，九江石化有機朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電裝置的投用，無疑可為煉化企業(yè)低溫熱資源的回收利用、減少碳排放、節(jié)能降耗提供良好的借鑒和示范。

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