ICS 77 -010 CCS H 04 团 体 标 准 T/CSTM 00808—2022 钢铁行业低品位余热有机朗肯循环（ ORC） 透平发电技术规范 Technical specification for low -grade waste heat organic Rankine cycle (ORC) turbine power generation in iron and steel industry 2022-08-29发布 2022-11-29 实施 中关村材料试验技术联盟 发布 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00808-2022 1 前 言 本文件参照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规则起 草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本文件由中国材料与试验团体标准委员会钢铁材料领域委员会 (FC01)提出。 本文件由中国材料与试验团体标准委员会钢铁材料领域委员会 (FC01)归口。 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00808— 2022 2 钢铁行业低品位余热有机朗肯循环（ ORC）透平发电技 术规范 1 范围 本文件规定了钢铁行业低品位余热有机朗肯循环（ ORC）透平发电技术的术语和定义、原理与流 程、总平面布置、系统要求、烟气余热回收系统、有机工质朗肯循环系统、汽水系统、供水及水处理系 统、其他系统、操作与维护等。 本文件适用于钢铁企业低品位余热利用有机工质朗肯循环（ ORC）透平发电 技术应用。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T 150 压力容器( 所有 ) GB/T 151 热交换器 GB 50016 建筑设计防火规范 GB 50019 工业建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB 50029 压缩空气站设计规范 GB 50049 小型火力发电厂设计规范 GB/T 50050 工业循环冷却水处理设计规范 GB/T 50102 工业循环水冷却设计规范 GB 50660 大中型火力发电厂设计规范 GB 50721 钢铁企业给水排水设计规范 TSG G0001 锅炉安全技术监察规程 DL 612 电力工业锅炉压力容器监察规程 DL/T 5054 火力发电厂汽水管道设计技术 规范 DL/T 5339 火力发电厂 水工设计规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 低品位余热 low grade waste heat 钢铁生产流程高炉、转炉、焦炉等生产过程中产生的高于 150℃且低于350℃ 的烟气余热、低于 0.3MPa的低压饱和蒸汽。 3.2 有机工质 organic working medium CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00808-2022 3 由有机化合物组成的、具有低沸点和环境友好特性的，可实现热能和机械能相互转化的工作介质。 3.3 有机朗肯循环透平机 organic Rankine cycle turbine 通过朗肯循环将有机工质流体中蕴有的能量通过转动的叶轮转换为机械能的叶轮发动机。也称 ORC透平机。 4 原理与流程 4.1工作原理 钢铁生产流程中产生的低品位余热，经余热回收装置把低品位余热转化为热水（或蒸汽），由管道 输送至蒸发器加热有机工质，热水（或蒸汽）冷却后的回水（或凝结水）再由管道输送至余热回收装置 吸收低品位余热，吸热和放热连续循环。 热水（或蒸汽）在蒸发器中加热有机工质，产生的具有一定压力和温度的工质过热气体 引入ORC透 平机，经过膨胀做功将热能转换成机械能，最终ORC 透平机通过联轴器带动发电机上具有磁场的转子， 将机械能转换成了电能。 4.2 工艺流程 低品位余热有机朗肯循环发电流程示 意图如图 1所示。 图1 低品位余热有机朗肯循环发电工艺流程示意图 5 总平面布置 5.1 一般要求 厂区总平面布置应以工艺流程合理为原则， 应以主厂房为中心， 结合各生产设施及工艺系统的功能， 分区明确，紧凑合理，有利扩建，因地制宜的进行布置，并应满足防火、防爆、环境保护、劳动安全和 职业卫生的要求。对扩（改）建工程宜利用原有厂区场地及可以利用的相关设施。 5.2 建（构）筑物布置要求 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00808— 2022 4 厂区建（构）筑物布置应符合 GB 50016 、GB 50029 、GB 50049 的有关规定，并应符合下列要求： a）厂区竖向布置设计应根据生产工艺要求、工程地质、水文气象、土石方量及地基处理等综合因 素确定，并应符合 GB 50049的有关规定； b）厂区管线的布置应符合 GB 50049的有关规定。 6 系统要求 6.1 低品位余热资源品质 6.1.1 烟气资源应符合如下要求： a）钢铁企业生产过程中产生的高于150℃烟气； b）烟气余热利用不影响钢铁企业的正常生产。 6.1.2 烟气量及成分应符合下列要求： a）应收集近三年的烟气量，整理出平均、最大、最小烟气量； b）收集烟气成分，应包含含尘量、饱和水、 S等杂质； c）烟气不能满足 排放要求的，应考虑烟气治理措施。 6.1.3 烟气压力及温度应符合下列要求： a）烟气压力不能克服余热锅炉增加的阻力时，应设置吸风机，以满足钢铁企业的正常生产要求； b）应收集近三年的烟气温度，整理出烟气平均温度、最大温度、最小温度。 6.2 低压饱和蒸汽 6.2.1 收集近三年的低压饱和蒸汽流量，整理出平均、最大、最小蒸汽流量。 6.2.2 收集近三年的低压饱和蒸汽压力、温度，整理出平均、最大、最小蒸汽参数。 6.3 装机方案 6.3.1 根据余热品质和余热收集能量，通过热平衡进行机组配置，确定机组容量。 6.3.2 发电机组可选用 1台机组或多台机组，充分考虑收集能量、总图布局、电力系统接入便利性等因 素。 6.4 工况条件 适应工况应符合如下要求： a）透平阀门全开工况（ VWO）：对应余热收集能量的最大值； b）最大连续运行工况（ TMCR）；可按照全开工况的95% 考虑； c）额定工况（ THA）：应根据余热收集能量的平均值和最大连续运行工况综合优化确定，额定工 况也是机组的最优运行工况，此工况为机组效率最高 。 7 烟气余热回收系统 7.1 烟气系统 7.1.1 系统配置要求 7.1.1.1 烟气余热回收系统一 般应设有旁路烟道，在烟气余热回收检修或故障停运时，不影响钢铁生产 系统的正常运行。 7.1.1.2 烟气旁路烟道应设关断阀，关断阀应有调节功能和快速打开功能。 . 7.1.1.3 烟气余热回收装置前和烟囱入口应设关断阀。 7.1.2 吸风机配置 CSTMhQÆSÑ^Ou( 全国团体标准信息平台 T/CSTM 00808-2022 5 吸风机宜采用高效离心式风机， 并采用变频调速， 每炉配一台。 风机风量参照按最大烟气量的 115%， 另加 15℃以上的温度裕量；风机压头应烟气余热回收系统的阻力，并考虑20% 裕量； 7.2 余热锅炉 7.2.1 余热配置原则 7.2.1.1 锅炉设备设计、制造及安装应符合TSG G0001、DL 612的有关规定。 7.2.1.2 当烟气温度小于 250℃时，宜选用热水型余热锅炉；当烟气温度大于等于 250℃时，应根据经 济合理、安全可靠原则，综合比较确定余热锅炉形式。 7.2.2 热水型余热锅炉 7.2.2.1 余热锅炉出力应按对应余热收集能量的最大值设计，换热管道宜采用不锈钢材料。 7.2.2.2 闭式循环水系统配置闭式循环热水泵，热水泵宜 采用两台，变频调节，一用一备。 7.2.2.3 闭式循环水系统应设置自动补水系统，补水定压热水泵入口压力，保障热水泵不汽蚀，并应有 30kPa~50 kPa的裕量。 7.2.2.4 闭式循环水系统应设置自动泄水系统。 8 有机工质朗肯循环系统 8.1 一般要求 8.1.1 系统设置 8.1.1.1 系统宜采用单元制系统。工质泵进口宜设置过滤器，工质泵出口应设置再循环管。 8.1.1.2 冷凝器热井最低液位面到至工质泵进口中心线的液柱所产生的压力，不应小于下列各项之和： a）工质泵进口处的气化压力和冷凝器的工作压力之差； b）工质泵的汽蚀余量； c）工质泵进口的流动阻力； d）工质泵运行安全的富裕量3kPa ～5kPa。 8.1.2 ORC 旁路系统设置及功