闪蒸技术

浅谈闪蒸发电技术

有幸在大三最后一个学期聆听王老师为我们讲授的余热回收利用原理，王老师在课上以热工各方面的知识为引伴以大量详实的例子和相关课程内容，不仅生动的讲授了余热回收利用这门课程，而且让我们对自己所学专业有了更深刻的了解。现在我就王老师的课程讲授和自己课下的了解浅谈一下闪蒸发电技术。

首先，余热的定义是指被考虑体系（某特定设备或系统）排出的热载体释放的高于环境的热量，或是可燃废物的低位发热量，也即废热或排热。在火电厂、冶金、化工、玻璃等各行业中都存在的余热、废热的存在，余热利用就是对这些热量加以利用，使能源资源得到充分利用，节能减排的同时使企业的经济效益也有所提高。闪蒸技术发电就是余热回收利用的一个实例。

闪蒸发电技术，是指使高压热水在蒸发罐中突然将至低压，迫使原本已达饱和状态的热水变成有一定干度湿蒸汽，以其中的饱和蒸汽作为动力发电。与常规发电相比，闪蒸发电技术最大的区别就是多了一个闪蒸器。一般情况下，只要将闪蒸汽罐中压力设定的低一点，所得到的饱和蒸汽量就会增加，也即闪蒸率提高，但相应的蒸汽参数会降低；然而发电时并不是通过透平的流量越大做功能力就越大，做功能力与蒸汽参数也有关，这就存在着一个最佳闪发压力来作为系统最优压力。闪蒸发电技术属于低温余热利用范畴，其系统简单，投资小且便于管理，现代闪蒸发电技术多采用多级闪蒸技术，大量文献也表明，使用多级闪蒸技术

可使热效率提高。下图是闪蒸过程的简单模型。

图1 闪蒸过程简单模型 参数：

a 处（热水）：G ，h 1；

b 处（蒸汽）：G q ，h q

c 处（水）：G s ，h s

质量守恒：G= G q + G s ； （1-1）

能量守恒：E in -E out =E c,v =0

G×h 1= G q ×h q + Gs×h s ； （1-2）

<开式稳定流动，压差比小于50%可视作定压过程>

由（1-1）、（1-2）得：G q ×（h q -h 1）= G s ×（h 1- h s ）（1-3）

与锅炉一样，闪蒸技术也存在自然与强制的方式，不过锅炉所指为循环方式，闪蒸技术则指的是闪蒸方式，即存在自然闪蒸和强制闪蒸两种方式。自然闪蒸是不借助外部能量依靠自然压降所完成的，强制闪蒸则是靠外部能量强制降压达到的。一般，强制闪蒸因为是依靠闪蒸因为是依靠外部能量强制降低了闪蒸器压力，同时将闪蒸后的低压力蒸汽增至用汽系统所需的压力，因而闪蒸较彻底。

多级闪蒸余热发电闪蒸系统

:

图2 多级闪蒸系统闪蒸部分热力系统图[1]

前面提到，为了提高热效率现代闪蒸发

电技术多采用多级闪蒸技术进行余热发电，

虽然说采用级数越多，理论的发电量越大，

但由于两级以后发电量增加有限，且级数增

加投资随之也增加，所以一般采用两级好。

两级能量转换系统包括两级闪蒸系统、两级

双工质循环、闪蒸一双工质循环等。

[2]

上图为多级闪蒸系统闪蒸部分的热力系统理论图，有图可知分级是将上一次闪蒸过后的热水再次送入闪蒸罐中闪发产生蒸汽，使热水无限的转化为蒸汽。下以以水为工质的二级闪蒸为例对热力过程进行分析：

图2 两级闪蒸系统热力循环图[2] 熵为的饱和水送入第一级闪蒸罐中气液

分离得到熵为''1S 的饱和蒸汽和熵为'1S 的饱

和水，再熵为'1S 的饱和水送入第二级的闪蒸

罐中按更低一级的压力水平使饱和水闪发

至湿蒸汽区2点处，继续汽水分离。闪发得

到的蒸汽都送入汽轮机做功，做功完从汽轮

机中出来的湿蒸汽到5’点，经凝汽器后失去气化潜热到饱和水点6处。

循环工质出来用水之外还有其他工质抑或采用双工质同时循环。有文献表明，采用合适的双工质循环时其发电量比单工质发电量要多，但是采用工质时要注意热水中所含有不凝性气体不能超过一定的范围，否则这些气体和闪发蒸汽一同进入汽轮机并在凝汽器内聚集会使得汽轮机的功率下降。

小结：

在全球资源日益匮乏的今天，所有的的资源都十分宝贵，而这些宝贵的资源并不是人人随手关个灯、拧一下水龙头就能起到非常好的节能效果的，只有技术的革新和进步才能达到人们渴求的效果。其中，闪蒸发电技术最大限度利用了常规发电系统无法利用的低品味低温热能，是现代低温余热利用的有效手段，不仅充分利用了能源资源，而在企业角度上开它也提高了经济效益。

最后，再次感谢王老师生动的课堂给我带来的思考，让我看到广阔的天空时更加明白自己的短处，也让人深省现代高等教育制度存在的问题，王老师浅显的话语无疑就是另一个“钱学森之问”，但最终归结下来，一个人的成就外部环境固然重要，自身是有目的有追求的向前才是最重要的！在最后一节课，王老师为我们做了致辞，现在很少有老师在期末时为学生做一番致辞了，这让我们倍感亲切、感动刹那间又充满希望！感谢老师。

参考文献：

[1] 丁丽娟,郭仲德.余热发电闪蒸系统压力分配的优化[J].节能技

术,2010,28(5):436-439.DOI:10.3969/j.issn.1002-6339.2010.05.012.

[2] 吴治坚,龚宇烈,骆超等.余热发电两级能量转换系统的研究[J].可再生能

源,2010,28(5):91-95.DOI:10.3969/j.issn.1671-5292.2010.05.023.