中國(guó)航發(fā)燃機(jī)：燃?xì)廨啓C(jī)助力能源密集型行業(yè)低碳化升級(jí)

譯者按：目前我國(guó)溫室氣體排放量位居世界首位，且人均二氧化碳排放量也已超過(guò)世界平均水平，減排行動(dòng)迫在眉睫。其中，能源密集型行業(yè)包括鋼鐵、有色金屬、冶煉、化工等，是全球碳減排的一大難題。“雙碳”背景下，如何通過(guò)工藝流程的技術(shù)迭代優(yōu)化等手段實(shí)現(xiàn)能源密集型行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的低碳化升級(jí)，已成為行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。為了更好地助力能源密集型行業(yè)節(jié)能減排，中國(guó)航發(fā)燃機(jī)結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目中的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究，并編譯了本文，以期引發(fā)行業(yè)更多有益的思考與探索。

EUTurbines與ETN共同參與

歐盟戰(zhàn)略能源技術(shù)規(guī)劃(SET-Plan)議題文件6：

繼續(xù)努力降低歐盟工業(yè)的能源密集程度并提高其競(jìng)爭(zhēng)力

歐洲燃?xì)夂驼羝麥u輪機(jī)制造商行業(yè)協(xié)會(huì)(EUTurbines)和歐洲透平聯(lián)盟(ETN)是歐洲代表渦輪機(jī)行業(yè)的組織機(jī)構(gòu)，有幸參與歐盟委員會(huì)重新聚焦及優(yōu)先執(zhí)行升級(jí)版SET-Plan中涉及的行動(dòng)，并有機(jī)會(huì)參加此次“議題文件”的討論。

支持目標(biāo)

EUTurbines和ETN支持已被歐盟委員會(huì)列入議題文件的目標(biāo)，即明確支持研發(fā)改進(jìn)能源密集型行業(yè)工藝流程的技術(shù)，提升這些行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽輪機(jī)廣泛應(yīng)用于眾多能源密集型行業(yè)。因此，這些設(shè)備成為了改進(jìn)計(jì)劃的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。正如議題文件所示，能源密集型行業(yè)通過(guò)在工藝流程中使用并優(yōu)化燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽輪機(jī)，能夠節(jié)約更多的能源。

渦輪機(jī)是工業(yè)能效的關(guān)鍵部件

議題文件提出了以渦輪機(jī)為基礎(chǔ)的兩大新興技術(shù)，這些技術(shù)能夠高效節(jié)約能源，降低成本，在未來(lái)具有巨大的潛力：

-適用于化工及石油煉化行業(yè)的專業(yè)技術(shù)：

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(IGCC)

-廢熱回收的交叉技術(shù)：

有機(jī)朗肯循環(huán)、超臨界朗肯循環(huán)

兩種技術(shù)都已存在多年。但是，技術(shù)挑戰(zhàn)還是阻礙了大規(guī)模的商業(yè)化進(jìn)程。這些技術(shù)挑戰(zhàn)可以通過(guò)加大技術(shù)創(chuàng)新力度來(lái)解決。

在執(zhí)行SET-Plan第二步之前，EUTurbines和ETN指出了一些需要技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵領(lǐng)域?？梢酝ㄟ^(guò)解決這些領(lǐng)域的技術(shù)問(wèn)題來(lái)實(shí)現(xiàn)該議題文件中提出的目標(biāo)。

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(IGCC)

在一臺(tái)設(shè)備里完成整體煤氣化與能源生產(chǎn)是一套非常復(fù)雜的流程。

如果工藝流程運(yùn)行穩(wěn)定，操作控制良好，這種一體化技術(shù)可以有效利用副產(chǎn)物和廢料，降低生產(chǎn)能耗和(或)為化工設(shè)備的其他工藝流程提供能量。目前的復(fù)雜工藝流程可能導(dǎo)致高頻率停機(jī)和低利用率。因此，未來(lái)的研究方向應(yīng)當(dāng)是保證流程的穩(wěn)定性。

需要進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的主要部分有(1)低熱量氣體對(duì)渦輪機(jī)設(shè)計(jì)的影響;(2)殘?jiān)驈U料的不同組分對(duì)聯(lián)合循環(huán)設(shè)備氣體排放的影響;(3)殘?jiān)驈U料有限的純度對(duì)部件使用壽命的影響(如，腐蝕)。

有機(jī)朗肯循環(huán)、超臨界朗肯循環(huán)

有機(jī)朗肯循環(huán)通過(guò)使用有機(jī)流體或超臨界流體，使渦輪機(jī)利用低溫廢料進(jìn)行發(fā)電。使用該技術(shù)能夠造福眾多工業(yè)領(lǐng)域，可回收來(lái)自玻璃熔爐、陶瓷爐或低溫鋼廠的大量廢熱。目前，有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)在上述領(lǐng)域的現(xiàn)有設(shè)備中還不能有效地運(yùn)用于發(fā)電。熱泵也可以用于提升熱值，同時(shí)也需要使用渦輪機(jī)械的配件。

工業(yè)工藝流程可能不會(huì)始終保持在穩(wěn)定狀態(tài)，因此，技術(shù)人員必須充分了解熱量循環(huán)的動(dòng)態(tài)，有效控制額外的能耗。儲(chǔ)熱器可能是一個(gè)不錯(cuò)的設(shè)備，可以獲得更多可行的廢熱解決方案。在石油煉化行業(yè)中，類似的技術(shù)可用于回收液化天然氣再氣化過(guò)程中產(chǎn)生的廢冷。廢熱回收循環(huán)的低溫部分可以使用廢冷。上述技術(shù)通過(guò)提升效率，降低成本，能夠極大地提升電力循環(huán)。

有機(jī)/超臨界朗肯循環(huán)技術(shù)需要進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的部分有(1)通過(guò)使用有機(jī)流體提升渦輪機(jī)的性能，尤其是在輸出功率較低時(shí);(2)改進(jìn)熱回收循環(huán)，最大限度地提取能量(亞臨界、跨臨界和超臨界);(3)識(shí)別/研發(fā)特定的低氣溫變化(有機(jī))工作流體;(4)使典型渦輪材料適應(yīng)特殊工作流體的使用，包括設(shè)計(jì)方面(例如內(nèi)部/外部密封設(shè)計(jì))。這一技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是經(jīng)濟(jì)性的解決方案，需要有合適的低投資成本和可接受的高投資回報(bào)。

執(zhí)行伙伴

EUTurbines和ETN愿與感興趣的能源密集型行業(yè)通力合作，完成議題文件中列出的目標(biāo)。我們希望能有機(jī)會(huì)參與到實(shí)施方案的前期討論中。這樣能夠保證合理開(kāi)發(fā)用于提高能效，提升歐洲能源密集型行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)，并且滿足“能源聯(lián)盟”理念中的政治目標(biāo)。