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化工装置余热发电技术

文档作者：向碧英文档来源：中国石化仪征化纤股份有限公司		点击数：	更新时间： 2025年09月08日
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化工装置余热发电技术
向碧英
(中国石化仪征化纤股份有限公司，江苏仪征211400)
[摘要] 简介余热发电的特点和应用，分析目前石化行业中沼气和化工尾气或废料焚烧发电这两种较为典型的余热发
电技术。
关键词余热发电技术沼气机组内燃机汽轮机
0引言
余热发电是将生产过程中多余的热能(包括高温废气
余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余
热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流
体余压等)转换为电能的技术，具有节能、环保的特点。
余热锅炉是余热发电的重要设备，它利用废气、废液等杂
质中的余热或可燃质作为热源，生产蒸汽用于发电。目
前，国内行业已投运或立项的余热发电技术主要包括水泥
行业余热发电技术，焦化行业焦炉尾气余热回收发电技
术，钢铁行业转炉、烧结余热发电技术，建材行业浮法玻
璃线余热发电技术，石化行业余热发电技术等。本文主要
介绍石化行业中两种较为典型的余热发电技术，即沼气和
化工尾气或废料焚烧发电技术。
等。某企业水务中心沼气电站利用生化装置处理PTA污
水的2个厌氧反应器所产生的沼气进行发电。一期工程建
设规模为2台500GF1—1RZ型发电机组，配套余热回收系
统、冷却循环系统、进排气系统、蒸汽供出管线、进水管
线；1台SIO—M-1250／10F电力升压变压器， 相应的低压
配电系统、PCK1一RB／500燃气发电机组控制屏以及TEM
微机监控系统等。2台发电机组的发电能力为85Okw／h，
预计年发电量为570万kw ·h，余热回收年产0．5MPa
的蒸汽5 760t。沼气电站所发电在满足生化装置的生产用
电外，多余的并人电网。
沼气发电技术不仅解决了沼气工程中的环境问题，消
耗了大量废弃物，保护了环境，减少了温室气体的排放，
而且产生了大量的热能，符合能源循环利用的环保理念，
带来了巨大的经济效益。
1沼气发电技术 2化工尾气或废料焚烧发电技术
沼气燃烧发电是随着大型沼气池建设和沼气综合利用
的不断发展而出现的一项集环保和节能于一体的能源综合
利用新技术。它利用工业、农业或城镇生活中的大量有机
废弃物，经厌氧发酵处理产生沼气，通过综合发电装置驱
动沼气发电机组以产生电能和热能，具有创效、节能、安
全和环保等特点。沼气是一种分布广泛且价廉的分布式能
源，除工矿企业外，还可在农村，甚至郊区野外进行生
产。沼气发电热电联产项目的热效率，视发电设备的不同
而有较大区别：使用燃气内燃机的热效率在70 ～75 9／6；
使用燃气透平和余热锅炉，在补燃的情况下，热效率可达
90 9／6以上。
沼气作为一种生产副产物，本身品质需要处理；同时
对内燃机型发电机设备本身以及供配电系统等也有较高要
求，内燃机组的点火器等需要经常维护或更换。因此，为
确保发电机的正常运行，需要熟练掌握燃气发电机组的开
停车步骤、并网步骤、使用维护。
一套完整的沼气发电系统应包括沼气发酵设备、沼气
净化设备、沼气储气柜、沼气燃烧前的处理设备、配套余
热回收系统、冷却循环系统、进排气系统、蒸汽供出管
线、进出水管线、沼气发电机组、供配电系统、监控系统
收稿日期：2011—10—14
作者简介：向碧英(1972一)，工程师，从事工厂电气自动化工作。
72l WWW．chinaet．net I电工技术
化工装置余热包括余热蒸汽、余热热水、余热空气
等。余热回收利用的途径很多，其中，综合利用余热最
好，其次是直接利用，再次是间接利用(产生蒸汽来发
电)。根据余热介质的不同，其合理利用顺序如下：
(1)余热蒸汽。①动力供热联合使用；②发电供热联
合使用；③生产工艺使用；④生活使用；⑤冷凝发电用。
(2)余热热水。①供生产工艺常年使用；②返回锅炉
及发电使用；③ 生活用。
(3)余热空气。① 生产用； ② 暖通空调用； ③ 动力
用；④发电用。
在工业上，余热一般优先供生产自用，当有剩余时，
虽然直接利用(如暖通空调用或动力用)的效率更高，但限
于暖通空调用量小、季节变化大以及作为动力用时负荷相
对稳定的特点，该种利用方式具有一定的局限性。实际更
多地是采用余热发电的方式对能源进行回收利用。因此，
在化工工艺流程中，对产生的废液、废气、废渣废料采取
焚烧的处理方式产生过热蒸汽，并连同工艺流程中的余热
蒸汽一道为汽轮机提供蒸汽能源来拖动发电机发电。目前，
(下转第75页)
模型。参数设置：E—l1 05p．U．，P 一0．8p．U．，惯性时
间常数H=4s，阻尼系数K 一44．6，内阻抗Z=0．005+
j0．1p．u．， 变压器参数X 一0．03p．U．， 单回线路参数
Xl—O．36p．U，限流器参数XF一0．1p．u，t一2s时发生故
障。仿真结果如图6所示。
，s
图6 三相短路功角波形豳
由图6可知，三相短路情况下，由于附加阻抗X八为
0，因此不接限流器时功角失去稳定，而接人限流器后，
发电机和无穷大系统间的转移阻抗不为无穷大，从而有效
保持了功角的稳定。对于其它非对称性故障，故障时由于
附加阻抗x 不为0，因此限流器接人与否对发电机功角
的影响与系统的实际参数及限流电感的参数有关。
5结束语
本文对带旁路电感的桥式固态限流器的控制策略进行
了改进，并通过仿真验证了该控制策略的正确性。随后在
单机无穷大系统中研究了桥式固态限流器对发电机功角稳
定的影响，即在线路首端发生最严重的三相短路情况下，
桥式固态限流器可以有效抑制发电机功角的失稳，而在其
它非对称性故障的情况下，限流器的接人对发电机功角的
影响很／J、。
参考文献
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(上接第72页)
利用余热蒸汽进行独立发电的技术已成熟，但在化工企
业中， 由于工艺复杂，部分余热蒸汽是在兼顾动力驱
动、发电和蒸汽中抽三方面的条件下联合使用的。有的
余热电机是可逆使用的，即在装置开车时电机作为电力
拖动电机使用，待装置产生多余能量后，才作为发电机
使用。
某企业采用动力、发电、生产三方联合的余热发电工
艺，发电机、空压机和透平汽轮机通过齿轮箱连接。其
中，发电机为QFW-15—4型同步发电机， 配有励磁控制
柜、同期柜、TV柜和并网柜；空压机为轴流压缩机，风
量大、压力低，排气进入冷凝器。从界区外来的蒸汽首先
推动空压机做功，多余的蒸汽进行发电。由于三机连轴，
因此发电机与常规汽轮发电机的控制不同，发电机的控制
包括保护控制、励磁系统的调节、发电机同期并网，由于
蒸汽量大，选用10kV的发电机，而其对电网的影响、对
电力系统的暂态响应明显。另外，发电机何时投励、并
网、增减负荷、解列等都需要与工艺进行很好的衔接，以
实现产能的最大化。
3结束语
随着科技的发展，企业对生产中余热和能量的综合利
用水平得以提高，这不仅降低了企业的经营成本，提高了
能源的利用率，而且实现了环保。目前，余热发电技术在
水泥、钢铁、玻璃等行业已得到应用，取得了一定的经济
效益。今后，在化工行业利用反应余热、可燃废气或焚烧
废料进行余热发电也应得到大力提倡。单独控制余热发电
机是很容易的，但对于同时控制空压机、汽轮机、发电机
甚至尾气透平的的情况，还需要认真总结经验。
参考文献
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