余气回收与发电设备技术科普

在工业生产中，“余气”主要指含有可利用能量的废气，包括高温烟气、工艺尾气、可燃废气及高压废气。回收这些能量不仅能节能降耗，还能产生经济效益。

1. 余气回收的核心技术路径与设备

余气回收技术主要根据能量形式（热、压、化学能）进行分流：

• 余热回收：常见形式。核心设备是各类换热器，如管壳式、板式、热管式以及用于高温烟气的余热锅炉。技术关键在于换热介质选择（水/导热油/熔盐）和防腐蚀、防积灰设计，以提升热回收效率（通常可回收废气中40%-70%的显热）。

• 余压回收：适用于高炉煤气、化工合成气等仍具较高压力（通常>0.1MPa）的工艺废气。核心设备是气体膨胀机（如透平膨胀机），将气体压力能直接转化为机械能，用于驱动发电机或压缩机。

• 可燃废气回收：将焦炉煤气、高炉煤气等作为燃料，直接送入工业锅炉、燃气轮机或特制的燃烧系统进行利用，其热值利用是核心。

2. 余气发电的关键设备与系统

当回收的能量规模足够大时，可转化为电能，主要技术路线有：

• 蒸汽轮机发电系统：这是中高温余热（>300℃）发电的主流技术。余热锅炉将回收的热能转化为中低压蒸汽，推动汽轮机做功发电。系统效率取决于蒸汽参数（压力、温度），单机功率范围广。

• 燃气轮机发电系统：适用于热值较高、流量稳定的可燃废气（如煤层气、炼化尾气）。废气作为燃料在燃烧室燃烧，产生高温高压燃气推动燃气透平做功。其技术核心是燃料适应性改造和燃烧稳定性控制。

• 有机朗肯循环发电系统：这是中低温余热（80℃-300℃）发电的关键技术。它采用低沸点有机工质（如戊烷、R245fa）代替水，在较低温度下即可汽化产生较高压力，推动螺杆膨胀机或向心透平发电。其工质选择和系统集成优化是技术难点。

3. 技术选择与应用要点

选择技术路线时，首要分析余气的“质”与“量”：

• 质：温度、压力、成分（腐蚀性、含尘量、可燃成分及热值）。

• 量：流量及其波动规律。
  例如，稳定、大量的高温烟气余热锅炉+蒸汽轮机；成分复杂、热值波动的可燃废气，则需经稳压、净化后，考虑进入内燃机或小型燃气轮机。

总结而言，余气回收与发电是一项高度定制化的系统工程，其经济性与可靠性取决于对废气特性的深刻理解，以及对换热、燃烧、透平机械等核心设备的选型与集成设计。