“經標定，ORC機組凈發電量約為535千瓦，可滿足裝置總用電負荷的50%左右，可適應裝置60%~100%負荷操作彈性要求，折合節能量168萬千克標準煤/年，裝置能耗降低大約1千克標油/噸，具有顯著的節能效果和經濟效益。”對于中國石化股份有限公司(以下簡稱“中石化”)建立的第一套對汽油產品低溫熱進行回收并發電的裝置——燕山石化公司2# S Zorb裝置低溫余熱發電項目的運行效果，中石化相關技術負責人顯得格外自信。

雖然是“第一個吃螃蟹的人”，燕山石化公司2# S Zorb裝置低溫余熱發電項目從設計到投產卻十分順利，“余熱綜合利用系統設計能力為105萬噸/年，設計年運行時間為8400小時。2015年9月18日，蒸發器引油，并于當日一次開車并網成功。”該負責人告訴中國經濟導報記者，項目運行至今，并無類似于裝置修改、整體設備出現問題等情況出現，運行狀態十分平穩，并且裝置檢修期間以及在預留接口的前提下不停工均可實施。

低溫熱能化身高品質電能

據了解，在低溫熱利用的各種途徑中，低溫熱發電是一種重要的能量回收形式，可以將低溫熱能直接轉化成高品質的電能。在大量低溫熱過剩，難以找到合適的回收渠道時，采用低溫熱發電是一種有效途徑。

中國經濟導報記者了解到，目前，S Zorb裝置低溫余熱發電工業化應用項目已經列入中石化科技部科技開發項目，ORC余熱發電技術將形成技術標準，并擬全面在石化系統內其余S Zorb裝置上推廣應用，預期的節能量能達到5500萬千克標準煤/年。

長嶺石化S Zorb裝置ORC發電機組正在調試運行;安慶石化S Zorb裝置、柴油加氫裝置ORC發電機組的詳細設計已經完成;茂名石化柴油加氫裝置ORC發電機組正在調試運行;SEI(中國石化工程建設有限公司)已實現S Zorb裝置低溫余熱工業化運行業績3套，規劃設計項目10余套……該低溫余熱發電技術推廣速度日新月異。同時中國經濟導報記者還了解到，以燕山石化公司項目為依托，SEI還承擔了中國石化集團公司2015年科技開發項目《低溫余熱發電成套技術開發及工業應用》，進一步推廣到石化行業具有類似低溫余熱資源的重整裝置、柴油加氫裝置等各種類型工藝裝置和系統單元，節能量達到40*104萬千克標準煤/年。

技術革新解決行業難題

那么，人們不禁要發問，究竟低溫余熱發電解決了哪些行業難題?其重要技術價值體現在哪兒?為什么要如此迅速地進行推廣?眾所周知，石化行業能源消耗量占工業總能耗的16%左右。中石化每年的燃料消耗約為4000萬噸標油，其中很大一部分是以余熱的形式散失掉。

據了解，低溫余熱主要為溫位在90~150℃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，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，甚至需要采用空冷、水冷等耗能的方式處理低溫熱。在此過程中，不但沒有節能，反而損耗了大量的其他能源。

“回收利用好這部分余熱對實現節能減排目標、降本增效和增強企業競爭力具有重大戰略意義。”中石化相關技術負責人表示。

S Zorb裝置是如何進行低溫余熱發電的?據介紹，以一套120萬噸/年的S Zorb裝置為例，塔底油的低溫位余熱(135~70℃)設計負荷約為7兆瓦，正常操作工況熱負荷約為5~6兆瓦，采用ORC有機朗肯循環發電，毛發電量約為600~700千瓦，系統循環發電效率為8%~10%，凈發電量約為500~600千瓦。

“2# S Zorb裝置的塔底油低溫位余熱(130~140/70℃)，設置了ORC有機朗肯循環發電機組。在設計工況下，ORC機組凈發電量約為540千瓦，可滿足裝置總用電負荷的50%左右。”該負責人告訴中國經濟導報記者。

應用條件受限不影響技術推廣

實際上，S Zorb裝置低溫余熱發電項目技術推廣優勢十分明顯：其一，在無法直接利用的情況下，大多工藝低溫余熱(>100℃)都可以用于發電;其二，利用余熱發電的同時，還可以停用原物流冷卻用的空冷器和水冷器，既節電又節水;其三，余熱發電最大的優勢是發出的電能使用不受限制，不會受熱阱條件的變化而影響裝置的正常運行;其四，余熱發電機組事故停車，對本裝置以及其他裝置的安全穩定運行基本沒有影響。

不過，技術在案例實際應用環節也會遇到一些問題。例如，由于冬、夏季對汽油蒸汽壓要求不同，穩定塔操作參數將會有所變化，會對發電功率有所影響。據介紹，雖然余熱綜合利用系統可以滿足設計發電量，但毛發電功率和自用功率均略大于設計值。

同時，該余熱發電技術有其固定的適用條件——用于發電的余熱溫位應相對較高，最好大于100℃，熱量相對集中為1~5兆瓦。對溫位低于100℃的余熱資源，中石化相關技術負責人表示，一般不建議采用余熱發電回收，可考慮余熱除鹽水、余熱制冷、罐區維溫、伴熱等利用措施。“某煉化企業熱水發電項目熱煤水70/95℃，余熱發電機組循環效率僅為5%，所以必須符合適用條件才能發揮技術的最大效益和價值。不過，條件的固定并不會影響技術的進一步推廣。”

當然，設計余熱發電系統也有一定的要求。比如，要對工藝裝置設計和運行有深入了解，要對各種余熱發電技術優點和缺點全面掌握，取熱系統設計要安全、換熱設備安全可靠以及預防措施到位，不影響裝置安全生產(如芳烴裝置取熱系統泄漏對吸附劑的危害)，以及在各種情況下，低溫發電系統不應對工藝裝置生產負荷、平穩運行、安全生產、產品質量有任何影響等。

據相關資料顯示，現階段我國工業余熱的回收效率只有發達國家的80%左右，因此，提高能源利用效率是目前我國節能減排的工作重點。對余熱資源巨大的煉化企業而言，S Zorb裝置低溫余熱發電技術的大型工業應用，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能產品。在這種背景下，燕山石化公司2# S Zorb裝置低溫余熱發電項目無疑可為煉化企業低溫熱資源的回收利用、減少碳排放、節能降耗提供良好的借鑒和示范。