干熄焦动力回收系统热力特性分析

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１２ 热 力循环系 统 ．
总效 率和发 电量 。
１ 干 熄焦 电 站设 备及 热 力 系统
唐 钢干 熄 焦 一 车间 电站 于 ２ ０ ０ ７年 ７月 开工 建
干熄 焦 电站 热 力循 环 系统 由干 熄 炉一 热 锅 炉 余 热 能交 换 的惰 性气 体循 环 与余 热 锅 炉一 汽轮 机 热 功
ｔ ｎ ｎ ａ ａｉ ｏｋｎ ｎ ｉｏ ｓ ｆｈ ｏ ｅ ｇｎ ｒｔ ｎｓ ｔ ｎｂ ｋｎ ｅＣ Ｑ ｐ ｗ ｒ ｔ ｉｎｏ ｉ ｓ ｄｖ ｒ ｔ ｎｗ ｒｉｇｃ ｄｔ ｎ ｅ ｗ ｒ ｅ ｅａｉ ａｉ ｙｔ ｉｇ ｈ Ｄ ｏ ｅ ａ ｏ ｆ ｏ ａ ｉ ｏ ｏ ｉ ｏｔ ｐ ｏ ｔ ｏ ａ ｔ ｓｔ
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焦炭显 热是 较高 品位 的余热 资 源 ．通 常采 用干
法 熄 焦技术 对其 进行 动力 回收 。研究 余热 回收和热 能利 用系统 之 间协 同及热 力参 数 匹配特性 ，最 大 限 度 的 回收焦 炭 的显热 ，是 焦炭余 热 回收利 用 中的重
机组 并 网发 电 。干熄焦 设 计能 力 为 １ ０／ ， 目前 生 ８ｔ ｈ 产能力 为 １５／。 ３ｔ ｈ
容 ，ｋ／ ．） Ｊ（ ｋ； 分 别为 循环 气体 Ｃ ２ Ｏ，Ｈ０、 ｍ３ Ｏ 、Ｃ ２
Ｈ 、０ 、Ｎ 的体积 百分 数 ，％ ；Ｄ 为 汽轮 机主蒸 汽 ： ： ： ０ 流 量 ，ｋ ／ ；ｈ、ｈ 分 别 为 汽 轮 机 主蒸 汽 、排 汽 焓 ｇｈ ｏ
值 ，ｋ／ｇ Ｊ ；Ｇ为循环 气体 流量 ，ｍ３ ； ｑ ｋ ／ ｈ ｍ为汽轮 机 机 械效 率 ，取 ０９ ； ．６ 为发 电机 效 率 ，取 Ｏ９ ； ． ６ 为 保 热 系 数 ，取 Ｏ９ ； 、ｔ分 别 为 干熄 炉 出 口气 ．８ ｏ
表 １
干 熄 焦 电 站全 工况 主 要 热 工 参 数
行工 况 和过渡 工况 统称 为变 工况 ，其 特性 分析 是在 电站 主辅 设备 确定 的情 况 下进行 ，主要 目标是 优 化 运行 ．即研究 负荷 与运 行条 件变 化 时的系 统特 性及 最佳 控制 方案 。实 际上 ，随着环 境大 气条 件 、干熄 焦生 产能 力等 变动 ．干 熄焦 电站 总是 处于 变工 况下
１１ 主 要设 备 ．
干熄焦 电站 实现 热量传 递 和热 功转换 的主 要设
要 课 题 。本 文 以唐 钢炼 焦 制 气 厂干 熄 焦 电站 为例 ．
研 究 分析 干熄 焦 电站 的热 力特性 ， 旨在提 高 电站 的
备 包 括干熄 炉 、余热 锅炉 和汽 轮机 。唐钢 干熄 焦一
车 间电站 主要设 备工 艺参 数见 表 １ 。
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文 献标 识 码 ：Ａ
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体 温度 和热 管换 热器 出 口循 环气 体温 度 ，℃。 根据 表 ２和公 式 （ ） 算 干熄 焦 循环 气 体全 工 １计
况 的平均 比热容 见表 ３ 。
表 ２ 干 熄 焦 循环 气 体 成 分
干熄 炉 出 Ｅ循环 气体 参数 变化 ．为循 环气 体参 数 与 ｌ 蒸汽 参数 的耦合 提供 条件 ，最 终达 到提 高余 热锅 炉 效率 和汽 轮机组 发 电功率 的双 重 目的 。
设 计 工况 下协 调各 子系 统 的工作 ，考核各 子 系统 和 电站 整体 的性 能 。电站 偏离 设计 工况 的其 他稳 态运
燃 料 与 化 工
２ ０
Ｆｅ ｕ ｌ＆ Ｃ ｅ ｃ ｌＰｏ ｅ ｓｓ ｈ ｍｉａ ｒｃ ｓｅ
Ｓ ｐ． ０１ ｅ ２ １ Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ５ １４ ．
燃 料 与 化 工
Ｆｅ ｕ ｌ＆ Ｃｈ ｍｉ ａ ｒ ｓ ｓ ｅ ｃ ｌＰ ｏ一ｓ ｅ
Ｓｐ ２ １ ｅ ． ０１ Ｖｏ．２ Ｎｏ５ １ ． ４
干熄焦动力 回收 系统 热力特性分析
赵 斌 张尉 然 何 芳 ｚ 崔 健 马 玉芹 －
（． １河北理 工 大 学 河 北省现代 冶 金技 术重 点实验 室 ，唐 山
余 热 锅 炉
— — — — —
＿匕
光 管 蒸 发 器
冷 凝 器
鳍片管蒸发器
凝结 ７
省 煤 器
— —
泵
补 水
ｔ
去热 管 加 热 器 ＾ 循 环 风 机 二次 除 尘 器 、 ＼二 ， ’ 氧给水泵 除
ｒ－— － Ｊ ＿ Ｌ 一 ＿ Ｊ 除 盐 水 箱
图 １ 干 熄 焦 电站 热 力循 环 系统 流 程
２ １ ９月 ０１ 年
第 ４ 第 ５期 ２卷
燃 料 与 化 工 Ｆｅ＆ Ｃｅ ｉｌ ｒ ｅ ｅ ｕＩ ｈｍ ｃ ｏ ｓ ｓ ａＰ ｃ ｓ
去 低 压 蒸 汽 管 网 汽 包
减 温 减 压 器
１ ９
抽汽 Ｉ
ｔ

二 级 过 热 器 干熄 炉
一
级 过 热 器
减 温 器
汽轮机 内功率 ： ＝ ｏｈ－ Ｄ （ｏｈ）
（） ２ （） ３
２ 电站 全 工 况 热 平衡 计 算 分 析
２１ 电站 全工 况 ． 电站所 有 可 能的运 行工 况 （ 稳定 工况 和过渡 工
发 电功 率 ：
余热锅炉效率 ：
尘
× ０％ （） １０ ４
式 中 ：Ｃ 为循 环气 体平 均 比热容 ，ｃ 分 别 为循环 气 ｐ 体 组 分 中 Ｃ ２ Ｏ、Ｈ２ Ｏ 、Ｃ ０、Ｈ 、０ 、Ｎ 的平 均 比热 ２ ２
况 ）的 总和称 为全 工况 ，全工 况分 为设 计工 况 和变
工况 ．但 二者 的前 提 和 目标 有很 大 差异 。设 计工况 及 其设 计优 化 是在 给定 的设 计参 数 与要求 下 ，进 行 设 计 分析 以得 到基 准工 况 。而整 个 电站 主辅设 备 都
按 设 计工 况 的要求 进行 设计 制造 和 调试运 行 。并 在
转换 的蒸 汽循 环组成 ，热 力循 环系 统流 程见 图 ｌ 。
设 ，２ ０ ０ ８年 ７月 干熄 炉建 成 投产 ， １ 汽 轮发 电 ２月
收稿 日期 ：２ １ — ｌ １ ０ ０ １－ ８
作 者简 介 ：赵
斌 （９ ８ ） １ ６ 一 。男 ，教 授
基 金 项 目 ：唐 山 市 科 学 技 术研 究 与发 展 计 划 项 目 （９４ ２ １ １７ ０ １０ ０ Ａ一 — ）
析 。其 分 析结 果可 为余 热 电 站 优 化设 计 与 高 效 运 行 提供 依 据 。 关 键 词 ：干 熄 焦 电 站 中图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｋ１＋ ５ 全工况 热力 参数 耦 合 分 析 文章 编 号 ：１ ０ ～ ７ ９ （０ １ ５ ０ １— ４ ０ １３ ０ ２ １ ）０ — ０ ８ ０
ｐ ｕ ａ ｏ ｒｓａ ｉ ｎ ｌ ｓｈｅ ｔｐ ｗｅ ｔｔｏ ．
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名 称
设 计 工 况
变工况 Ｉ
变工况 Ⅱ
令 ＿奄 一：： 哩 冒至 收 筝一 一
图 ２ 干 熄 焦 电站 热 力 循 环 系统 协 同框 图
以表 １干熄焦 电站 全工况 热 工参数 和表 ３循 环 气 体全 工况平 均 比热容 为 已知条 件 ，依 据 能量平 衡 方 程 和技术 经济 指标公 式 （ ） （ ） （ ） 行干熄 焦 ２ 、３ 、４进 电站全 工况热 平衡 计算 ，结果 见 表 ４ 。
（． ｅ ｅ Ｋ ｙＬ ｂｒｔ ｙ ｆ ｄ ｒ ｔ ｌｒｉ ｌ ｅｈ ｏ ｇ ｅ ｅ Ｐ ｌｔ ｈ ｉ Ｕ ｉ ｒｉ ， １Ｈ ｂ ｉ ｅ ａ ｏａ ｒ ｅｎＭｅａ ｕｇ ａ Ｔ ｃ ｎｌ ｙｏ Ｈ ｂ ｉ ｏ ｅ ｎｃ ｎｖ ｓｙ ｏ ｏ Ｍｏ ｌ ｃ ｏ ｆ ｙｃ ｅ ｔ
运行 。
为 了分 析 干 熄 焦 电 站 的 热 力 特 性 。对 排 焦 量 ｌ ５／ １ｔ ｈ和 ｌ Ｏ／ 典 型变 工 况 与设 计 工 况 进行 计 ３ ｔｌ ｌ２种 算对 比 （ １。 表 ）
２２ 热平衡 计算 ．
干熄 焦循 环 气体 成分 见 表 ２ 。循 环气 体 平 均定 压 比热容【 】 公 式如 下 ： 计算 ｃ＝ ｔＸ Ｎ 口 ￣ Ｃ ＝ ｉ 干熄焦 电站技术 经济 指标 公式 ： （） １
ｓ ｏｄ ｃ ｄ ｏ ｅ ｕｐｕ ｅｔｅｏｅｙ ｆ Ｄ ｏ ｅ ａｉ ，ｏｒｉａｏ ｆｈｒ ｌ ｎｒｙ ｔｉ ． ｉｉｃｎｕｔ ｒｈ ｒｌｓ ａｒｃｖｒ Ｑｐｗ ｒｔ ｏ ｃｏｄｎｔ ｎｏｔｅｍａｅｅｇ ｉｚ ｓｓ ｅｆ ｔ ｓ ｈ ｏＣ ｓｔｎ ｉ ｕ ｌａ
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０ ３０ ； ６ ０ ９
２北京 科技 大学 机械 工程 学 院 ，北 京 １０ ８ ） ． ０ ０ ３
摘 要 ：以 唐 钢炼 焦制 气 厂 干 熄 焦 电 站 为研 究 对 象 ，对 电站 的设 计 工 况 及 变 工 况 进 行 了热 平 衡 计 算 及 对 比
并 在
．
此基础上 ，对干熄焦 电站余热回收和热能利用 系统 的协 同及惰性气体循环 与蒸汽循环问热力参数 的耦合进行 了分