纯低温余热发电系统中余热锅炉的热力学分析
余热发电热力系统原理详解演示文稿
热辐射
导热或对流都是以冷、热物体的直接接触来传递热量，热辐射则不同，它是依靠 物体面对外发射可见和不可见的射线（电磁波，或者说光子）传递热量。
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传热学
热传递过程 300℃
热辐射
350℃
热能
气体
固体
气体
200℃
导热
热对流
导热
热对流
导热
100℃ 固体
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两个重要物理量
汽将不断增加至水全部变为蒸汽； 第三个过程，水全部变为蒸汽后继续加热，则水蒸汽的温度将不断
升高。
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过热度
从水和水蒸汽的性质来说，过热度指的是蒸汽温度高于对应压力下的
饱和温度的程度。对水和水蒸汽而言，其饱和曲线在水蒸汽图上是一条上
升的曲线，即随着压力的升高，水的饱和温度也是升高的。同理，对于处
余热发电热力系统原理详解演 示文稿
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（优选）余热发电热力系统原 理
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传热的基本方式
导热
指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依据分子、原子及自 由电子等微观粒子热运行的热量传递现象，导热是物质的属性，导热
过程可以在固体、液体及气体中发生。
热对流
依靠流体的运行，把热量由一处传递到另一处的现象，称为热对流， 是传热的另一种基本方式。
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举例
平凉海螺
根据废气流量锅炉选择为PJ-J锅炉、AQC-A锅炉 通过锅炉热力计算PH-J锅炉蒸发量为28.6t/h，主蒸汽温度
标况和工况的转化 工况为：360000m3/h，压力为-5000Pa，温度为330℃
PV/T=常数
标况为：154988Nm3/h，温度为330℃
纯低温余热发电系统的热力学分析
纯低温余热发电系统的热力学分析【摘要】发电系统是人们生活有序进行的重要核心。
本文首先阐述了纯低温余热发电系统，然后探讨了热力学分析方法，最后对纯低温余热发电的热力学进行了分析。
【关键词】纯低温；余热；热力学一、前言随着科技的不断发展，我国在纯低温余热发电系统上取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足需要改进。
在新时期下，加强纯低温余热发电系统的热力学分析，对我国发电系统的发展有着重要意义。
二、纯低温余热发电系统的概述纯低温余热发电技术完全利用水泥生产过程中产生的废气余热为热源，在回收大量对空排放易造成环境热污染的废气余热的同时，不对环境造成任何污染，这对于有效节约能源、减少粉尘和CO2的排放量、降低温室效应、保护生态环境起着积极的作用。
对于余热发电系统的废热回收效果，国内外很多学者都进行过分析评价，但大多采用热力学第一定律的方法，其计算得到的热效率较低，一般仅在13%~25%之间，而大型火电站则在38%~45%之间。
由此可见，纯低温余热发电系统的能量利用率并不高，回收热量的能力并不理想。
三、热力学分析方法热力学分析方法主要有热平衡法和用平衡法。
以热力学第一定律为理论基础的热平衡法，只是简单地从能量守恒的数量关系上去考察余热资源的回收问题，而不考虑能量的品位及其变化，掩盖了余热回收利用过程中能量贬值的本质。
用平衡法以热力学第一和第二两大定律为理论基础，是对能量利用和转化过程中用的传递、转化、利用和损失等情况进行热力学分析的一种方法。
应用用平衡法，对电站热力系统进行节能诊断，分析系统中各主要设备和环节的热力学完善性，找出系统中的薄弱环节。
烧结余热发电系统用的回收主要在余热回收锅炉中进行，用的利用主要在蒸汽轮机中进行。
通过用平衡计算这些设备进出口各点的用值，分析节能的部位，评价用能的合理程度，并与使用传统的热平衡法取得的结果进行比较，可为电站的优化设计与运行提供较为科学的依据。
四、纯低温余热发电的热力分析1、纯低温余热发电的热力循环纯低温余热发电(不带补燃装置)的利用效率和经济性跟许多因素有关，包括:工艺方案、工质的选择、工质参数的选取等等。
有机工质低温余热发电系统理论分析
的 废 气余 热 ， 用有 机 工 质 并 结 合 螺 杆 膨 胀机 进 行 余 热 发 电 系统ｊ 采 计 算 ， 过 分析 比较 可知 ： 于 水 泥 工 业 生 产过 程 中产 生 的 ３０ 通 对 ５ ℃ 废 气 余 热 ， 宜 采 用 目前 常 规 的 以 水 为 工 质 的 汽 轮 机 余 热 发 电 系 缎 适 于 有 机 工 质 ， 前 适 宜 采 用 低 过 热 度 汽 轮 机 余 热 发 电 系统 ； 于 ］ 目 对 ２ ０ 左 右 废 气 余 热 ， 机 工 质 余 热 发 电 系 统 更 具 优 势 ， 中 针 对 不 ５℃ 有 其
新 型 Ａ Ｃ 热 锅 炉 减 少 了 占地 Ｑ 余 面 积 ， 省 了投资 ， 少 了设备 、 节 减 烟 风 管 道 的 散 热 ， 高 了余 热 利 用 效 率 提
ｌ ～２ ％ ％左 右 。 由于 窑 头 阻 力 减 少 ，
对 于 窑 头 风 机 的 运 行 、 用 电 耗 有 厂
风 ， 漏 密 闭 工 作 表 面 上 零 碎 和 繁 堵 琐 ， 效果是显著的， 且投入不多。 但 而
定 温度 压力 的有 机质 蒸气 ， ： 推 胀 机 ， 动 发 电机 发 电 或 输 出 带 乏 气 在 冷 凝 器 中 冷 凝 ， 工 质 由 送 至蒸 发 器 ， 成 一个 循 环 。 完 ２１ 有 机 工 质 Ｔ Ｓ 线特 点 ． —曲 如 图 ２ 示 ， 质 饱 和蒸 气 所 工 通常 为三种 形式 ， 图 ２ 如 ａ曲线 ； 为 正 ， 如 Ｒｌ ３ 丁 烷 、 烷 等 ： 例 １、 戊
１ 前 言
余 热 发 电 。本 文针 对 余 热 资源 ． 温 度 范 围更 广 的 有 机 工 质 纯 低 ： 热 发 电系统 进 行理论 分 析 ， ： 并
纯低温双压余热发电系统性能分析及参数优化
纯低温双压余热发电系统性能分析及参数优化
黄锦涛;黄彭岩;郝景周;杨震
【期刊名称】《锅炉技术》
【年(卷),期】2009(040)002
【摘要】针对新型干法水泥窑纯低温双压余热发电系统,进一步完善了性能评价方法,以 5 000t/d水泥生产过程为实例分析了窑头AQC、窑尾SP余热锅炉废气参数、高压段、低压段蒸汽参数、公共省煤器出口水温对余热发电系统性能的影响以及各参数之间的耦合关系.结果表明:在确定的水泥窑废气参数下,通过对纯低温双压余热发电系统热力参数的优化,能够进一步提高余热发电量.
【总页数】5页(P1-4,9)
【作者】黄锦涛;黄彭岩;郝景周;杨震
【作者单位】西安交通大学,能源与动力工程学院,陕西,西安,710049;中信重工机械股份有限公司,河南,洛阳,471039;中信重工机械股份有限公司,河南,洛阳,471039;西安交通大学,能源与动力工程学院,陕西,西安,710049
【正文语种】中文
【中图分类】TQ172
【相关文献】
1.纯低温余热发电双压与闪蒸技术比较 [J], 魏孟军;张星
2.水泥窑双压系统纯低温余热发电的应用 [J], 严伯刚;吴韬;金磊;冯晓野;范璐
3.纯低温余热发电系统的(火用)分析及其主蒸汽参数优化问题 [J], 张向辉;张树芳;
李金磊;曾庆华
4.新型干法水泥窑纯低温双压余热发电系统热力参数优化 [J], 张凯;侯昊;黄高泉;张晓玲
5.纯低温余热发电双压系统锅炉安装和调试应注意问题 [J], 周烽
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【】有机工质低温余热发电系统理论分析
少了烟气管道，烟气从下往上走。
减少了系统阻力，系统阻力比以前降低了４００Ｐａ左右。
从烟气熟料磨损机理来说，烟气从下往上走，对余热锅炉的防磨有极大好处，锅炉受热面磨损程度远远低于烟气从上往下行走。
ＡＱＣ过热器受热面采用光管形式，可减少高温段的积灰。
新型ＡＱＣ余热锅炉减少了占地面积，节省了投资，减少了设备、烟风管道的散热，提高了余热利用效率ｌ％～２％左右。
由于窑头阻力减少，对于窑头风机的运行、厂用电耗有益。
（３）窑头采用新型大推力燃烧器，Ｅ公司２５００ｔ／ｄ熟料牛产线原窑头为ＮＣ型四通道煤粉燃烧器，由于余热发电投入后二次风最有些波动，已不能适用窑的煅烧，表现为有时火力不集中，热力强度不高，窑大齿轮位置经常长圈，原一次风压为１９ｋＰａ，后改为法国ＰＩＩ。
ＡＲＤ公司的Ｒｏｔａｆｉａｍ高推力燃烧器，一次风压２５～３５ｋＰａ以上，保证了煤燃烧所需的推力要求。
（４）余热锅炉的运行应不影响水泥生产，所以锅炉启动和维护必须坚持“副业服从主业，主业兼顾副业”，既要保证产业安全又要保证产业经济。
统筹兼顾，安全第一，保证窑及余热锅炉稳定。
（５）高度重视窑尾炯室、增湿塔和锅炉等ｉ个系统的漏风影响，从根本上加强堵漏密闭Ｔ作，尽量减少漏风，堵漏密闭工作表面上零碎和繁琐，但效果是显著的，而且投入不多。
参考文献：ｆｌ】曾学敏－余热发电为水泥工业再刨辉煌ｆＪ】．中国水泥网，２００９，（３），２４—２７．ｆ２ｌ杨光志，李中蜂，等．由４．６×（１０＋３．５）生料磨烘干仓的改造【Ｊ１．水泥，２００９，（４），５３—５７．【３】张云成．余热锅炉随窑启动及窑相互影响的探讨【Ｊ】．水泥，２００８，（１２），３３—３５．【４ｌ郭量，万清蓉．新型‘｛：法水泥厂纯低温余热发电站的建设和调试【Ｊ１２００３，（４），７一ｌｏ．９２０１０／５水泥技术摘要：针对水泥、钢铁及冶金等工业生产过程中产生的１５０—３５０℃左右的废气余热。
采用有机工质并结合螺杆膨胀机进行余热发电系统理论计算，通过分析比较可知：对于水泥工业生产过程中产生的３５０ｃＣ左右废气余热，适宜采用目前常规的以水为工质的汽轮机余热发电系统；对于有机工质。
纯低温余热发电系统的热效率及(火用)效率
纯低温余热发电系统的热效率及(火用)效率吴国芳;陆雷【摘要】预分解窑系统的纯低温余热发电技术的热效率很低,仅在13%～25%之间.以某厂5 000 t/d预分解窑生产线配套的纯低温余热发电项目为例,运用(火用)效率对其热量回收效果进行更科学、准确的评价.【期刊名称】《新世纪水泥导报》【年(卷),期】2010(016)001【总页数】3页(P8-10)【关键词】余热;发电;热效益;《火用》效率【作者】吴国芳;陆雷【作者单位】南京工业大学材料科学与工程学院,210009;南京工业大学材料科学与工程学院,210009【正文语种】中文【中图分类】TQ172.625.9;TM617水泥窑纯低温余热发电技术，将水泥生产过程中产生的并且本身已不能再被水泥生产利用的废气余热转化为电能，整个热力系统不燃烧任何一次能源，因此不对环境产生附加污染；同时，废气通过余热锅炉降低了排放的温度，也大大降低了含尘浓度，可有效地减轻水泥生产对环境的污染，环保效果显著。
因此，纯低温余热发电技术是水泥工业实现节能减排、清洁生产、资源综合利用的必由之路，符合水泥行业发展的需求。
纯低温余热发电技术不仅环保效果显著，而且还可以缓解电力紧张的矛盾，但是这一节能措施的热量回收效率却很低。
国内外许多学者[1～3]都对纯低温余热发电技术的热量转换效果进行过评价，但大都采用热力学第一定律，唐金泉[4]就曾提出“混合热效率”这一概念。
混合热效率可以消除熟料热耗、熟料形成热、原燃料烘干所需废气参数、废气取热方式等等因素的影响，但计算所得的热效率却仍然很低，对于新型干法窑来说，一般仅在1 3%～2 5%之间，即使是大型火电站也在38%～45%之间。
单从热效率来看，纯低温余热发电技术的能量利用率并不高，热量回收效率也不理想。
本文以A厂5 000 t/d预分解窑生产线配套的纯低温余热发电项目为例，运用火用效率，对其热量回收效果进行更科学、更准确的评价。
在A厂预分解窑系统较为稳定，参数具有代表性和可靠性的前提下，进行现场热工标定。
第八章纯低温余热发电
第八章纯低温余热发电第一章名词说明汽包（亦称锅筒）是自然循环锅炉中最重要的受压元件，汽包的作用要紧有：1：是工质加热、蒸发、过热三进程的连接枢纽，保证锅炉正常的水循环。
2：内部有汽水分离装置和持续排污装置，保证锅炉蒸汽品质。
3：有必然水量，具有必然蓄热能力，缓和汽压的转变速度。
4：汽包上有压力表、水位计、事故放水、平安阀等设备，保证锅炉平安运行。
蓄热器xureqiaccumulator在工业锅炉供汽系统中贮存多余热量并在需要时将所蓄热量释放出来的设备。
在工业锅炉供汽系统中若是用汽量常常发生大幅度的波动，不仅会引发锅炉汽压、水位上下波动，使锅炉运行操作困难，还会致使锅炉燃烧效率降低。
在这种情形下应用蓄热器能有效地稳固锅炉负荷，改善锅炉运行条件，不使锅炉效率降低。
锅炉蓄热器有变压式和定压式两类，变压式蓄热器的工作压力随所储热量的增减而转变，其中最典型的是蒸汽蓄热器。
定压式蓄热器的工作压力恒定，其中以给水蓄热器最为经常使用。
水冷壁水冷壁是锅炉的要紧受热部份，它由数排钢管组成，散布于锅炉炉膛的周围。
它的内部为流动的水或蒸汽，外界同意锅炉炉膛的火焰的热量。
水冷壁最初设计时，目的并非是受热，而是为了冷却炉膛使之不受高温破坏。
後来，由于其良好的热互换功能，慢慢取代汽包成为锅炉要紧受热部份。
水冷壁依照其外形，分为光管式水冷壁和翼式水冷壁两种。
过热器过热器(superheater)是中将必然压力下的饱和水蒸气加热成相应压力下的过热水蒸气的受热面。
类型和特点过热器按传热方式可分为对流式(convection superheater)、辐射式(radiant superheater)和半辐射式(platen superheater)；按结构特点可分为蛇形管式、屏式、墙式(wall superheater)和包墙式(steam-cooled wall)。
它们都由假设干根并联管子和进出口集箱组成。
管子的外径一样为30～60毫米。
水泥窑纯低温余热发电概况-余热锅炉 全文-临时分类-文档在线
定期排污的主要目的是，定期地排除锅水中不溶解的沉淀杂质——水渣。所以定期排污的地点应选在沉淀杂质聚积最多的地方，即水渣浓度 最大的部位，一般是在蒸发设备系统的最低部位——水冷壁下联箱。定 期排污量的多少及间隔时间，主要视水汽品质来确定。当补给水量很大、水质较差时，排污量较大，排污的次数较多；若补给水的水质较好，则 排污量可以减小，排污的间隔时间也可加长。
余热发电用余热锅炉
1余热锅炉结构及作用
通常余热锅炉由省煤器、蒸发器、过热器以及联箱和汽包等换热管组和容器等组成，在省煤器中锅炉的给水完成预热的任务，使给水温度升高到接近饱和温度的水平；在蒸发器中给水相变成为饱和蒸汽；在过热器中饱和蒸汽被加热升温成为过热蒸汽.过热器将蒸汽从饱和温度加热到一定的过热温度。它位于温度最高的烟气区，而管内工质为蒸汽，受热面的冷却条件较差，从而在余热锅炉各部件中最高的金属管壁温度。省煤器利用尾部低温烟气的热量来加热余热锅炉给水，从而降低排气温度，提高余热锅炉以及联合循环的效率，节约燃料消耗量。常规锅炉的省煤器分为沸腾式和非沸腾式两种，前者允许产生蒸汽而后者不允许。蒸发器在蒸发器内，水吸热产生蒸汽。通常情况下只有部分水变成蒸汽，所以管内流动的是汽水混合物。汽水混合物在蒸发器中向上流动，进入对应压力的汽包。
锅内水处理
为了防止水垢的形成，广泛采用对锅水 进行锅内补充处理的措施。方法是在锅水中加入一些专用的药剂，这些药剂的阴离子，与给水中的钙离子和镁离子发生作用，生成难溶且不易粘附在受热面上的泥浆状的沉淀物，很容易随排污水排出。常用的药剂是磷酸三钠。它能使锅水中的钙离子和镁离子与磷酸根化合，生成难溶的磷酸钙和磷酸镁沉淀物，
卧式锅炉
立式锅炉
2.3 按工质在蒸发受热面中的流动特点(工作原理)分类
纯低温余热发电双压技术分析_彭岩
中国水泥２００６．６１概述近年来，随着国家树立科学发展观、大力发展循环经济，国内水泥生产线纯低温余热发电技术得到蓬勃发展，多家科研院所积极进行余热发电技术研究、建设纯余热电站工程，使得余热发电技术日臻完善。
不同工程的不同热力系统，为用户提供了多种选择。
但如何确定经济的余热发电技术、热力系统？为什么要采用双压系统？双压系统的技术关键点在哪？．．．．．．众多余热发电热心者在关注、在思考、在探讨。
本文针对中信重型机械公司水泥熟料生产线纯低温余热双压发电技术，结合热工理论、锅炉和汽轮机制造技术、工程实践，认真分析研究双压技术的理论依据，探讨不同热力系统选择对余热利用的影响，为合理选择余热发电技术及热力系统提供参考。
２双压系统技术介绍２．１为什么采用双压系统水泥窑产生余热废气量很大，温度在３５０℃以下，为了充分利用这些低温热源，就要求发电系统更为合理。
根据朗肯循环和数学微积分原理可知，蒸汽分段进入汽轮机做功发电是最合理的。
双压系统可使相对高温热源（２１０￣３５０℃烟气）产生较高参数的蒸汽，使相对低温热源（１００￣２１０℃烟气）产生较低参数的蒸汽，使能量分布优化，系统充分吸收低参数热量，发出更多的电能。
对于火力发电，为了提高热力循环系统效率，一般应尽量提高主蒸汽参数，对于水泥窑纯低温余热发电，主蒸汽参数的选取取决于水泥窑排放废气的温度，应尽可能接近废气温度，考虑传热温差和受热面的经济性，一般有１０￣１５℃的温差。
而主蒸汽压力的选取则要多方面斟酌，例如某项目选取１．７ＭＰａ，３３０℃，对于１．７ＭＰａ的主蒸汽，其饱和温度为２０４℃，因换热温差的存在，烟气产生主蒸汽后，余热锅炉排出烟气温度在２１０℃以上，主蒸汽压力选择得越高，产生主蒸汽后的烟气排出温度越高。
这样主蒸汽压力的选取，对２１０℃以下烟气余热利用有重大影响。
这对于窑尾预热器（ＳＰ）是合适的，因为２１０℃左右以下的烟气热量还要用于原料烘干。
但对于窑头篦冷机（ＡＱＣ）来说，是不经济的，因为２１０℃以下热量排放掉，不仅造成能源浪费，还对环境产生了热污染。
分析有机朗肯循环低温余热发电系统综述
分析有机朗肯循环低温余热发电系统综述摘要：余热发电是我国节能发展中的重点节能工程之一，目前在我国工业领域中存在着大量的低温余热资源，但因缺乏一定的利用从而导致能源被分散。
而有机朗肯循环在面对低温余热发电系统时，可有效达到能源再利用、节能减排、美化环境的效果。
在低温余热发电领域中，目前可利用有机朗肯循环模式进行余热发电系统的运行。
其中有机朗肯循环包括膨胀机、冷凝器、低压储液器、工质泵、预热器、蒸发器，以及润滑系统等部分组成。
有机朗肯循环原理为：以低沸点有机物作为工作介质，经预热器、蒸发器加热，吸收了热源的能量，由液体变为高温气体。
进入膨胀机，在转子基元容积内，气体膨胀对外做功，驱动发电机旋转发电。
工质变为低压、低温的气体，再经冷凝器冷凝为液体，通过储液器进入工质泵，经过工质泵加压后，重新回到预热器和蒸发器吸热，如此往复循环。
因为是热力系统的原因，所以膨胀机的轴功率输出、冷凝器负荷、预热器蒸发器负荷会因冷热源条件的变化而变化。
关键词：有机朗肯；循环；低温余热；发电；系统引言：目前随着节能减排工作的不断深入，低温余热资源的利用成为目前节能工作的首选。
根据调查显示，我国低温余热资源非常丰富，特别是在化工、工业领域中存在大量的低温余热，可回收率达到80%以上。
因此，利用有机朗肯循环发电系统对低温余热进行回收，进而充分回收用能设备与化学反应设备中产生的未被回收的低温余热。
有机朗肯循环系统是利用低沸点工质为循环介质，其主要是利用余热、换热器、冷凝器等进行的。
在有机工质进换热器时可吸收热量，进而形成一定的压力与温度的饱和液体状态，在蒸发器再次吸收热量变成饱和气态工质推动膨胀机运行，做工后的有机乏气（工质）返回储液器循环利用，可实现回收低温余热的效果。
由此可见，有机朗肯循环低温余热发电系统在我国有着较强的应用价值。
本文主要分析有机朗肯循环低温余热发电系统的特点，并提出目前利用现状，以供参考。
1.有机朗肯循环低温余热发电系统阐述1.1有机朗肯循环低温余热发电系统的原理有机工质朗肯循环低温余热的发电原理是采用有机工质作为热力循环的工质进行的，通过有机工质对低温余热进行吸收从而产生高压蒸汽，在高压蒸汽下可推动膨胀机带动发电机进行发电[1]。
纯低温余热发电技术
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ｂ、窑尾预热器方面，最重要的改变是利用Ｇ级预 热器内筒设置过热器，利用450-600℃废气产生过 热蒸汽。在蒸汽参数达到预定目标时，Ｇ级预热 器进口废气温度仅降低20-25℃，这种变化是水泥 生产所允许的变化范围。
c、为了提高窑头熟料冷却机废气余热回收率，窑头 熟料冷却机冷却风采用循环风方式，即将窑头AQC 炉出口废气部分或全部返回冷却机。
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双压技术是根据水泥窑废气余热的品位的 不同, 余热锅炉分别生产较高压力和较低压力 的两路蒸汽。较高压力的蒸汽作为主蒸汽进入 汽轮机主进汽口推动汽轮机转动作功发电。余 热锅炉生产出较高压力的蒸汽后, 烟气温度降 低, 余热品位下降,那么根据低温烟气的品位, 再生产较低压力的低压进汽, 进入汽轮机的低 压进汽口, 辅助主蒸汽一起推动汽轮机作功发 电。
4、发电机，国内采用空冷式发电机；国外 也是。
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第二代纯低温余热发电技术
采用的重要技术措施有： ａ、窑头熟料冷却机方面，改变抽取窑头熟料冷 却机废气方式：多阶段抽取废气，使能量实现梯 级利用。即在冷却机进料端设置一抽取400-600℃ 抽废气口，作为过热器热源，产生过热蒸汽；冷 却机中部设置抽取260-360℃废气的抽废气口，作 为窑头AQC锅炉热源．产生饱和蒸汽，并产生0.10.5MP的饱和低压低温蒸汽和85-200℃热水。
关于纯低温余热发电技术的研讨
废 物 的排放 而有利 于保护 环境 。
房附近 ，厂房 内布 置循环 水泵 ，加药装 置等 。 Ｅ化学水 处理 厂房 ：化学 水处理 厂房 设置在 汽轮机 厂房旁 ，厂 房 ． 化水泵 、水箱等 。
关键 词 ：纯 低 温 余 热 ；发 电技 术
一
、
纯低 温余热发电的重要性
水 泥 制 造 业 是 一 个 高 能耗 产业 ，不 仅 每 年 要 消 耗 大 量 的煤 炭
（ ３）车间布 置
Ａ ．汽 轮发 电机厂 房 ：汽轮 发 电机 厂房 结构 为三层 ， 结水泵 、 凝
锅 炉给水 泵 、疏水泵 、油泵 、凝 汽器 、射水抽气 器 、冷 油器等 布置于
气。
纯低 温水泥余 热发 电过程是 将水泥 生产 的预烧 成过程 中产生 的废 内布置设 备有过 滤器 、反渗 透装 置 、原水 泵 、反 洗水泵 、清水泵 、软
针对水 泥窑外 分解 系统低 温余热 发电 的废气流量 大 、品位低 的特
（ ） １ 汽轮 机型 式采 用补 汽凝 汽式 汽 轮机 ，利用来 自Ａ Ｈ Ｓ 过热 器 的过热蒸 汽和窑 头窑尾 锅炉产 生 的低压蒸 汽补 汽进行发 电。做功后 的
科 学技术 Ｉ
ＣＯ Ｔ ＵＣ Ｉ Ｎ Ｉ ＮＳ Ｒ Ｔ Ｏ
关 于 纯低 温 余热 发 电技 术 的研 讨
付琳 琳 豆 文举
大 连 易 世 达 新 能 源 发展 股 份 有 限 公 司 辽 宁大 连 １ ６ ２ ０３ １
摘 要 ： 纯低 温 余 热 发 电 由 于是 不 用 燃 料 的 余 热 利 用 ， 所 以更 符 合 节 能 环保 的 要 求 ，也 是 政 府 重 点 鼓 励 的 对 象 。 而 水 泥 企 业 充 分 利 用 余 热 发 电 ，既可 以最 大限度 满足企业终 身的用 电需求 ，减 少外购 电量 ，又可以降低水 泥制 造成本 ，提 高经济效 益，是世界 水泥工业发展 的趋势 。我 国作 为世 界 最 大 的 水 泥 生 产 和 消 费大 国 ，也 是 能 源 紧 缺 国 家 ， 充 分利 用 水 泥 窑 外 分 解 系统 余 热 发 电 势在 必行 。
纯低温余热发电系统中余热锅炉的热力学分析
纯低温余热发电系统中余热锅炉的热力学分析摘要：该文针对低参数的汽轮机组蒸汽做功发电原理，在分析余热锅炉基本热工参数特点的基础上，对影响纯低温余热发电系统性能的基本参数进行了分析和选取优化。
关键词：纯低温余热发电；进口烟气温度；蒸汽压力；节点温差1前言在我国工业中，大量的中低温余热资源未经利用被直接舍弃，导致能源浪费问题特别严重。
伴随着纯低温余热发电技术日趋完善，众多高耗能企业为了充分利用中低温余热资源，纷纷普及运用纯低温余热发电系统。
影响纯低温余热发电系统（简称发电系统）性能的参数有很多，在进行发电系统分析设计时，需根据不同实际情况选取合适的基本参数，保证发电系统性能达到最优。
2影响发电系统性能的基本参数余热锅炉、汽轮机组、发电机，是发电系统的主要组成部分。
影响发电系统性能的基本参数，主要为余热锅炉的基本热工参数，现对余热锅炉的基本热工参数分析如下。
2.1进口烟气温度对于纯低温余热发电系统，余热锅炉进口烟气温度直接决定了汽轮机组主蒸汽温度的高低。
当余热锅炉进口烟气温度确定后，汽轮机组主蒸汽温度通常比余热锅炉进口烟气温度低25～40℃比较合适。
在保证余热锅炉其它基本热工参数不变的情况下，余热锅炉进口烟气温度与余热锅炉热效率成正比关系；即余热锅炉进口烟气温度越高，汽轮机组主蒸汽温度也越高，汽轮机组朗肯循环热效率和发电系统发电功率也越高。
但是考虑到传热温差的存在，基于余热锅炉受热面原料的经济性，汽轮机组主蒸汽温度也不应太高，否则将会增加余热锅炉受热面积，导致余热锅炉的成本增加、降低发电系统的经济性。
2.2蒸汽压力余热锅炉蒸汽压力是影响余热锅炉热效率的重要参数，其与余热锅炉热效率成反比关系。
当余热锅炉的进口烟气温度、给水温度保持不变时，若降低蒸汽压力，余热锅炉热效率会提高；但是，这又与汽轮机组热力系统工质循环效率相矛盾，从汽轮机组热力系统而言，若其它条件保持不变，余热锅炉蒸汽压力降低时，汽轮机组热力系统工质循环效率在一定范围内将会随之降低，从而降低了发电系统的发电功率。
中低温余热发电系统的(火用)分析及其参数优化研究的开题报告
中低温余热发电系统的(火用)分析及其参数优化研究的开题报告一、选题背景和意义随着工业发展和人民生活水平提高，能源消耗日益增加，能源资源的紧缺性和环境污染问题逐渐凸显。
利用余热发电技术可以充分利用产生的余热，减少能源的浪费，提高能源的利用效率，降低能源消耗和环境污染，具有重要的经济和环境意义。
中低温余热发电系统是一种新兴的能源利用技术，利用中低温余热发电设施以较低的成本使用废弃热量，产生电能。
与传统的发电方式相比，中低温余热发电系统的优势在于其能够有效地利用废弃热量，并将其转化为电能，从而达到节能减排的目的。
因此，中低温余热发电技术具有广阔的应用前景和市场开发价值。
二、研究内容和目标本文针对中低温余热发电系统的火用（热源）进行分析，包括火用产温、风机、空气比等参数，探究其对余热发电系统发电效率的影响，并优化其参数，提高发电效率。
具体内容包括：1.对中低温余热发电系统的火用产温进行分析，探究其影响因素，包括余热来源、余热产生量、余热流量等因素；2.分析中低温余热发电系统中风机、空气比等参数对发电效率的影响，并进行参数优化；3.对中低温余热发电系统的整体发电效率进行测试和分析，评估参数优化前后的发电效率差异。
本文旨在提高中低温余热发电系统的发电效率，降低能源消耗和环境污染，推动中低温余热发电技术的发展和应用。
三、研究方法和技术路线本文采用实验方法和理论分析相结合的研究方法，通过建立中低温余热发电系统的数学模型，对系统中火用产温、风机、空气比等参数进行分析，并对其进行参数优化。
同时，通过对系统的运行情况进行测试和分析，评估参数优化前后的发电效率差异，验证优化结果的可行性。
具体技术路线如下：1.对中低温余热发电系统的相关参数进行研究和收集，建立数学模型；2.通过实验测试和理论分析，对中低温余热发电系统的火用产温、风机、空气比等参数进行分析，并进行参数优化；3.对优化后的中低温余热发电系统进行实验测试和分析，评估优化效果，并提出进一步改进方案。
低温余热发电
焙烧炉烟气潜热回收前期研究1低温余热发电简介余热发电，是利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术，是余热的动力回收途径，也是余热利用的一个重要发展方向。
它不仅节能，还有利于环境保护。
余热发电的重要设备是余热锅炉,它利用废气、废液等工质中的热或可燃质作热源，生产蒸汽用于发电。
由于工质温度不高，故锅炉体积大，耗用金属多。
用于发电的余热主要有：高温烟气余热，化学反应余热，废气、废液余热，低温余热等。
此外，还有用多余压差发电的；例如，高炉煤气在炉顶压力较高，可先经膨胀汽轮发电机继发电后再送煤气用户使用。
余热发电的方式有许多种，如：利用余热锅炉首先产生蒸汽，再通过汽轮发电机组，按凝汽循环或背压供热循环发电。
对于高温余热利用，采用余热发电系统产生电能更符合能级匹配的原则。
对较低温度的余热，在没有合适的热用户的情况下，将余热转换成电能再加以利用，也是一种可以选择的回收利用方案。
如：采用低沸点工质（氟里昂等）回收中低温余热，产生的氟里昂蒸汽按朗肯循环在透平中膨胀作功，带动发电机发电；或则采用加热工质至中低参数，再采用闪蒸器闪蒸出蒸汽，进入汽轮机中混汽做功。
余热发电技术与大中型火力发电不同，余热发电是通过回收工业生产过程中排放的废烟气、蒸汽所含的热量来发电，是一项变废为宝的高效节能技术。
它的特点是经济效益高；余热利用效率较高；系统简单，便于管理，生产人员较少；不增加大气污染物的排放，等效减少了二氧化碳及其它污染气体的排放；不消耗燃料，经济效益不受燃料价格波动的影响。
1.1国外余热发电现状国外从40年代就开始进行余热利用的研究，美、苏、日、法等国对余热利用给予重视，大量投资进行科研工作。
而对于纯中、低温余热发电技术，从上世纪六十年代开始研究，到七十年代中期，该技术无论是从热力系统还是相关发电设备都进入实用阶段，到80年代初期此项技术的应用达到了高潮，渐趋普及。
日本对此项技术的研究开发较早，也较为成熟，不但在本国二十几条预分解窑水泥生产线上应用了此项技术，并且出口到台湾，韩国等国家和地区。
为纯低温余热发电提供准确的热工参数
不 相 同 ， 废 气 参 数也 有 所 差 异 。因 其 此 为 纯 低 温 余 热 发 电提 供 准 确 的热 工参 数极 其 重 要 。本 文重 点讨 论 纯 低 温 余 热 发 电 最 重要 的两 个 废 气 参数 ， 即Ｓ 和Ａ Ｐ ＱＣ两 个 余 热 锅 炉 的废 气 参数。
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１ 余 热发 电的热 力系 统及 废气 参 数
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纯低温余热发电系统的设备和原理
纯低温余热发电系统的设备和原理
整个生产系统主要由余热锅炉即窑头炉和窑尾炉、汽轮发电机组、除氧器、凝汽器、冷却水塔、化学水处理设备、电气设备、生产监控设备以及各种泵类和管道系统组成，除尘系统、风动力系统与水泥熟料生产线共用。
窑头炉为AQC 炉，布置在烧成窑头熟料冷却机中部废气出口与窑头电收尘器之间。
窑尾炉为ＳＰ炉，布置在烧成窑尾预热器与窑尾高温风机之间；汽轮机为单轴双参数进汽式汽轮机（补汽式），进汽参数分别为P=1.6MPa、T=300℃和P=0.25MPa、T=150℃；发电机为空冷式发电机；化学水处理采用两级反渗透除盐系统；冷却水塔采用自然通风双曲线冷却塔；除氧器选用真空式除氧器；生产监控采用DCS控制系统。
与普通小型火力发电系统相比，在纯低温余热发电抽汽回热系统只装设除氧器，不设高低压加热器。
纯低温余热发电技术的基本原理就是以30℃左右的软化水经除氧器除氧后，经水泵加压进入窑头余热锅炉省煤器，加热成190℃左右的饱和水，分成两路，一路进入窑头余热锅炉汽包，另一路进入窑尾余热锅炉汽包，然后依次经过各自锅炉的蒸发器，过热器产生1.2MPa、310℃左右的过热蒸汽，汇合后进入汽轮机作功，或闪蒸出饱和蒸汽补入汽轮机辅助作功，作功后的乏汽进入冷凝器，冷凝后的水和补充软化水经除氧器除氧后再进入下一个热力循环。
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纯低温余热发电系统中余热锅炉的热力学分析
发表时间：2017-11-27T12:09:29.300Z 来源：《电力设备》2017年第19期作者：宋适
[导读] 摘要：该文针对低参数的汽轮机组蒸汽做功发电原理，在分析余热锅炉基本热工参数特点的基础上，对影响纯低温余热发电系统性能的基本参数进行了分析和选取优化。
（天津陈塘热电有限公司天津 300000）
摘要：该文针对低参数的汽轮机组蒸汽做功发电原理，在分析余热锅炉基本热工参数特点的基础上，对影响纯低温余热发电系统性能的基本参数进行了分析和选取优化。
关键词：纯低温余热发电；进口烟气温度；蒸汽压力；节点温差
1前言
在我国工业中，大量的中低温余热资源未经利用被直接舍弃，导致能源浪费问题特别严重。
伴随着纯低温余热发电技术日趋完善，众多高耗能企业为了充分利用中低温余热资源，纷纷普及运用纯低温余热发电系统。
影响纯低温余热发电系统（简称发电系统）性能的参数有很多，在进行发电系统分析设计时，需根据不同实际情况选取合适的基本参数，保证发电系统性能达到最优。
2影响发电系统性能的基本参数
余热锅炉、汽轮机组、发电机，是发电系统的主要组成部分。
影响发电系统性能的基本参数，主要为余热锅炉的基本热工参数，现对余热锅炉的基本热工参数分析如下。
2.1进口烟气温度
对于纯低温余热发电系统，余热锅炉进口烟气温度直接决定了汽轮机组主蒸汽温度的高低。
当余热锅炉进口烟气温度确定后，汽轮机组主蒸汽温度通常比余热锅炉进口烟气温度低25～40℃比较合适。
在保证余热锅炉其它基本热工参数不变的情况下，余热锅炉进口烟气温度与余热锅炉热效率成正比关系；即余热锅炉进口烟气温度越高，汽轮机组主蒸汽温度也越高，汽轮机组朗肯循环热效率和发电系统发电功率也越高。
但是考虑到传热温差的存在，基于余热锅炉受热面原料的经济性，汽轮机组主蒸汽温度也不应太高，否则将会增加余热锅炉受热面积，导致余热锅炉的成本增加、降低发电系统的经济性。
2.2蒸汽压力
余热锅炉蒸汽压力是影响余热锅炉热效率的重要参数，其与余热锅炉热效率成反比关系。
当余热锅炉的进口烟气温度、给水温度保持不变时，若降低蒸汽压力，余热锅炉热效率会提高；但是，这又与汽轮机组热力系统工质循环效率相矛盾，从汽轮机组热力系统而言，若其它条件保持不变，余热锅炉蒸汽压力降低时，汽轮机组热力系统工质循环效率在一定范围内将会随之降低，从而降低了发电系统的发电功率。
因此，为了保证余热锅炉热效率和发电系统发电功率，应该有一个最佳的蒸汽压力。
2.3节点温差
余热锅炉节点温差是影响余热锅炉成本和发电系统经济性的重要参数。
当节点温差减小时，不仅余热锅炉单位热回收成本会增加，而且余热锅炉的总投资成本也会增大，从而降低了发电系统的经济性。
因此，从节约投资的角度考虑，为了减少投资成本，节点温差的选取值应略偏大。
但是，节点温差选值太大，又会使余热锅炉热效率降低。
通常在进行余热锅炉设计时，为了提高余热锅炉热效率，节点温差选值不能太大。
因此，在进行余热锅炉设计时，节点温差必须有一个选值范围，通常在8～20℃。
2.4接近点温差
余热锅炉接近点温差是影响余热锅炉成本的次要参数。
在进行余热锅炉设计时，若增大余热锅炉接近点温差，将会增加余热锅炉的总换热面积，这样势必会增加余热锅炉的成本，导致投资成本增加，从而降低了发电系统的经济性。
然而，如果接近点温差选值太小，当余热锅炉在低负荷工况运行的情形下，或者余热锅炉在启动期间时，余热锅炉的省煤器段受热管内很可能发生汽化现象，从而影响发电系统的运行稳定性。
因此，在进行余热锅炉设计时，接近点温差的选取，一般要对投资成本和实际运行情况进行综合考虑。
接近点温差要有一个基本选值范围，通常在5～20℃。
2.5给水温度
余热锅炉给水温度是影响余热锅炉热效率的次要参数。
降低余热锅炉给水温度，会提高余热锅炉热效率。
给水温度的选取，与多方面因素相关。
首先，应根据余热锅炉的除氧方式，选取合适的给水温度。
当进行中低温余热资源的利用时，除氧方式一般用真空除氧，此时给水温度（即除氧水温）一般在30～60℃；其次，应根据中低温余热资源的性质以及低温腐蚀的影响，选取合适的给水温度。
为了避免低温腐蚀对余热锅炉尾部受热面的影响，给水温度不应太低，否则会降低发电系统的经济性。
在保证烟气中水蒸气不发生冷凝的条件下，给水温度应高于水露点温度，正常范围一般为30～60℃，具体根据中低温余热资源性质而定；若在低温腐蚀很严重的情形下，给水温度还应该高于酸露点温度。
3进口烟气温度、蒸汽压力、节点温差的影响分析
3.1进口烟气温度对出口烟气温度、热效率以及蒸发量的影响
图1表示进口烟气温度对出口烟气温度、热效率以及蒸发量的影响。
由图1可见，进口烟气温度提高时，出口烟气温度会降低，而热效率和蒸发量会随之增高。
余热锅炉蒸发量增加，发电系统发电功率会升高。
根据图1中拟合曲线的斜率，可反映某参数对某指标的影响程度。
因此，由图1中各条拟合曲线的斜率可看出，出口烟气温度的曲线斜率最小，这说明了进口烟气温度对出口烟气温度的影响程度均小于对热效率和蒸发量的影响程度。
由图1还可看出，由于出口烟气温度曲线近似直线，当Tmid确定时，提高进口烟气温度，势必会降低出口烟气温度，然而此时由于进口烟气温度提高和出口烟气温度下降的双重作用，将会导致热效率和蒸发量出现更加剧烈的变化。
余热锅炉蒸发量增加，发电系统发电功率会升高。
3.2蒸汽压力对出口烟气温度、热效率以及蒸发量的影响
图2表示蒸汽压力对出口烟气温度、热效率以及蒸发量的影响。
由图2可见，当蒸汽压力增大时，出口烟气温度将会升高；但是热效率和蒸发量的变化趋势正好相反，即蒸汽压力增大时，热效率和蒸发量反而降低。
导致这种现象的主要原因在于：当蒸汽压力增大时，若节点温差不变，则Tmid升高，从而导致出口烟气温度升高，热效率和蒸发量降低。
余热锅炉蒸发量减少，发电系统发电功率会降低。
3.3节点温差对出口烟气温度、热效率以及蒸发量的影响
图3表示节点温差对出口烟气温度、热效率以及蒸发量的影响。
由图3可见，节点温差对余热锅炉性能的影响与蒸汽压力的影响相似。
当节点温差增大时，出口烟气温度将会升高；但是热效率和蒸发量的变化趋势正好相反，即节点温差增大时，热效率和蒸发量反而降低。
导致这种现象的主要原因在于：当节点温差增大时，若蒸汽压力不变，则Tmid升高，从而导致出口烟气温度升高，热效率和蒸发量降低。
余热锅炉蒸发量减少，发电系统发电功率会降低。
4结束语
该文介绍了影响发电系统基本性能的基本参数（即余热锅炉进口烟气温度、蒸汽压力、节点温差、接近点温差和给水温度）特点，同时分析了进口烟气温度、蒸汽压力、节点温差这三个关键参数对发电系统经济性、发电功率以及运行稳定性等基本性能的影响。
总体说来，在进行发电系统设计时，应根据实际情况进行基本参数的选取优化。
参考文献：
[1] 陈慧.纯低温余热发电系统中余热锅炉的热力学分析[J].动力工程学报.2010（02）
[2] 张向陆继东卢志民.纯低温余热发电系统的热力学分析[J].锅炉技术.2011（09）。