鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)研究-論文

1、摘要燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)是一項將燒結(jié)廢氣余熱資源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Φ墓?jié)能技術(shù)。由于國內(nèi)燒結(jié)余熱發(fā)電起步較晚，因此還存在回收率較低等很多問題，現(xiàn)對現(xiàn)有的余熱發(fā)電系統(tǒng)進行分析，提出新的改進措施，從而提高余熱資源回收率及機組的發(fā)電功率。本研究通過分別分析燒結(jié)余熱發(fā)電雙壓系統(tǒng)、單壓系統(tǒng)、閃蒸系統(tǒng)和補燃系統(tǒng)四種余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱力學(xué)和經(jīng)濟性計算，發(fā)現(xiàn)對于鋼鐵企業(yè)，雙壓系統(tǒng)的熱力特性和經(jīng)濟性最佳，排出的污染物較少，是最合理的設(shè)計方案。最后，對于當前技術(shù)條件下燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用難點，本設(shè)計通過設(shè)計余熱發(fā)電流程，嚴格控制余熱發(fā)電環(huán)節(jié)，以優(yōu)化余熱發(fā)電方案，取得更好的經(jīng)濟及環(huán)境效益。關(guān)鍵詞：余熱發(fā)電、燒結(jié)、雙壓ABSTRAC

2、TSinteringwaste heat power generationtechnology isasinteredexhaust heat resources intoelectricitysaving technology.As domesticsinteringwaste heat power generationstarted late, sothere are stillmany problems such aslow recovery rate, now weexisting analysiscogenerationsystems, propose newmeasures for

3、 improvement, thereby improvingwaste heatrecoveryandpower generationunits.This studyanalyzed separatelydual-pressuresinteringwaste heat power generationsystem, a singlepressure system,flashsystemand the complementsystem, fuelsystem,four kinds ofcogenerationthermodynamicand economiccalculations and f

4、ound thattheiron and steel enterprises, dualpressure systemand economy ofthe thermodynamicproperties is best,fewerpollutantsdischar-ed,is the most reasonabledesign.Finally, the sintering waste heat power genera-tion technology difficulties of current technical conditions, this design through the des

5、ign of waste heat power generation process, strict control of waste heat power generation process, in order to optimize the waste heat power generation system, and obtain better economic and environmental benefits.Key words: waste heat power generation, sintering, dual-pressure目錄1緒論11.1研究背景11.2燒結(jié)余熱發(fā)

6、電技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀31.3燒結(jié)余熱發(fā)電研究意義41.4研究內(nèi)容52燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)分析62.1燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)62.2燒結(jié)余熱發(fā)電煙氣系統(tǒng)82.3燒結(jié)余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)分析方法92.4燒結(jié)余熱發(fā)電四種熱力系統(tǒng)熱力學(xué)分析132.5燒結(jié)余熱發(fā)電四種熱力系統(tǒng)經(jīng)濟性分析223燒結(jié)余熱發(fā)電設(shè)備263.1選型原則263.2部分主要設(shè)備的選型要求及選擇264燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用難點及解決方法324.1燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用難點324.2燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用難點解決方法335總結(jié)36參考文獻37致謝39附錄A 燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)總圖40附錄B 外文參考文獻及譯文421緒論1.1研究背景1.1.1 鋼鐵工業(yè)燒結(jié)余熱

7、能源現(xiàn)狀鋼鐵生產(chǎn)過程中消耗了大量的資源、能源，因此隨著鋼鐵產(chǎn)量的增長，能源消耗總量也持續(xù)上升。在所有鋼鐵生產(chǎn)流程中，燒結(jié)工序能耗所占比例較高，一般約占總能耗的10%。降低燒結(jié)工序能耗對于促進鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排，提高企業(yè)綜合產(chǎn)能具有十分重大的意義。2005 年我國重點大中型鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序能耗平均值為64.82kgce/t，因為2006 年國家將電力折標煤系數(shù)從0.404kgce/kWh 調(diào)整到0.1229kgce/kWh，因此，2006 年以后燒結(jié)工序能耗出現(xiàn)大幅度下降的現(xiàn)象。到2009 年，我國重點大中型鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序能耗首次降低到55kgce/t 以下，2010 年則在此基礎(chǔ)上更進一步，達

8、到52.65kgce/t。2005 2010 年我國重點大中型鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序能耗變化及對比情況如圖1.1 所示1。圖1.1 “十一五”期間我國重點大中型鋼鐵企業(yè)燒結(jié)工序能耗鋼鐵工業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電是一項將燒結(jié)廢氣余熱能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿挠酂峄厥绽眉夹g(shù)，該技術(shù)不需要消耗一次能源，不產(chǎn)生額外的廢氣、廢渣、粉塵以及其它有害氣體，降低了鋼鐵企業(yè)對環(huán)境的粉塵污染和熱污染，具有較大的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。但該技術(shù)目前面臨余熱回收設(shè)備投資較大，余熱能源的回收率較低等問題。國外先進鋼鐵企業(yè)二次能源的回收率一般在90%以上，而國內(nèi)的大多數(shù)鋼鐵企業(yè)回收率只有30%50%，比國外先進鋼鐵企業(yè)落后約50個百分點，

9、可見國內(nèi)鋼鐵企業(yè)余熱能源回收利用潛力巨大。1.1.2 鋼鐵工業(yè)余熱回收利用概況鋼鐵工業(yè)燒結(jié)余熱回收主要有兩部分：一部分是燒結(jié)機尾部廢氣余熱，另一部分是熱燒結(jié)礦在冷卻機前段空冷時產(chǎn)生的廢氣余熱。這兩部分廢氣所含熱量約占燒結(jié)總能耗的50%，充分利用這部分熱量是提高燒結(jié)工藝的效率，顯著降低燒結(jié)工序能耗的途徑之一2。目前，國內(nèi)燒結(jié)廢氣余熱回收利用主要有三種方式：一是直接將廢煙氣經(jīng)過凈化后作為點火爐的助燃空氣或用于預(yù)熱混合料，以降低燃料消耗，這種方式較為簡單，但余熱利用量有限，一般不超過煙氣量的10%；二是將廢煙氣通過余熱鍋爐或熱管裝置產(chǎn)生蒸汽，并入全廠蒸汽管網(wǎng)，替代部分燃煤鍋爐；三是將余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽

10、用于驅(qū)動汽輪機組發(fā)電。從實現(xiàn)能源梯級利用的高效性和經(jīng)濟性角度來看，最為有效的余熱利用途徑是余熱發(fā)電，對燒結(jié)礦產(chǎn)生的煙氣余熱回收，平均每噸可發(fā)電20kWh，折合每噸鋼綜合能耗可降低8千克標準煤。我國燒結(jié)余熱發(fā)電機組按余熱鍋爐形式分為四種，即：單壓余熱發(fā)電技術(shù)、雙壓余熱發(fā)電技術(shù)、閃蒸余熱發(fā)電技術(shù)和帶補燃余熱發(fā)電技術(shù)。近年，純低溫余熱發(fā)電技術(shù)已在建材等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，特別是隨著雙壓、閃蒸發(fā)電技術(shù)和補汽凝汽式汽輪機技術(shù)獲得突破，大大提高了余熱回收效率，為鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)的推廣創(chuàng)造了條件。1.2燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在余熱發(fā)電技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用方面，日本、德國等發(fā)達國家鋼鐵工業(yè)發(fā)展較早，

11、特別是日本由于自然資源缺乏，尤為重視，各種余熱發(fā)電技術(shù)均走在世界領(lǐng)先水平，相比較而言，我國鋼鐵工業(yè)起步較晚。新日本煉鐵八幅煉鐵廠的第一號燒結(jié)裝置，1979年開始運行，從燒結(jié)冷卻機排煙（約350）獲得250、約4.9MPa的高溫高壓熱水送往熱水透平發(fā)電，能量的回收效果是3988kW/h, 每噸燒結(jié)礦的電力回收量達到3.5kW3。日本新日鐵君津燒結(jié)機和歌山燒結(jié)機的余熱電站也是運行較早的燒結(jié)余熱電站，并形成了區(qū)域余熱發(fā)電的雛形，運行效果較好。2004年9月，馬鞍山鋼鐵股份有限公司第二煉鐵廠建設(shè)了我國燒結(jié)行業(yè)第一套余熱發(fā)電系統(tǒng)，并且于2005年9月實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。該系統(tǒng)從日本引進，采用“兩爐帶一機”的模

12、式，開我國燒結(jié)余熱發(fā)電之先河4。2009年12月，工業(yè)和信息化部發(fā)布了鋼鐵企業(yè)燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)推廣實施方案，該方案準備從2010至2012年，在全國重點大中型鋼鐵企業(yè)的80余臺燒結(jié)機上推廣燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)，計劃將鋼鐵行業(yè)的燒結(jié)余熱發(fā)電比例提高到20%，實現(xiàn)節(jié)約近160萬t標準煤，進一步降低鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)成本， 提高綜合競爭力。方案中指出，2009年底，全國已建成10套燒結(jié)余熱發(fā)電機組，共涉及19臺燒結(jié)機，燒結(jié)機面積共4849m2。燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用也不斷地成熟，全套設(shè)備實現(xiàn)國產(chǎn)化，建設(shè)投資得到了有效壓縮和控制。對已實施燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)的鋼鐵企業(yè)進行考察發(fā)現(xiàn)，投產(chǎn)的發(fā)電機組面臨的普遍問題

13、是無法達到設(shè)計負荷。其中既有實際生產(chǎn)工況和設(shè)計參考值偏差較大的問題，也有與正常燒結(jié)生產(chǎn)產(chǎn)生矛盾沖突的問題。經(jīng)過近段時期的發(fā)展以及技術(shù)不斷的成熟和完善，截止到2010年底，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國鋼鐵企業(yè)已建成燒結(jié)余熱發(fā)電機組27套，涉及到23家鋼鐵企業(yè)的53臺燒結(jié)機，總燒結(jié)面積14370m2，發(fā)電機組總裝機容量484MW。其中燒結(jié)余熱發(fā)電工作較為突出的鋼鐵企業(yè)包括馬鋼、唐鋼、濟鋼、太鋼、湘鋼等。綜上所述，由于燒結(jié)余熱發(fā)電還存在很多問題，且回收率較低，因此應(yīng)對現(xiàn)有余熱發(fā)電系統(tǒng)進行分析，提出新的改進措施，從而提高余熱資源回收率及機組的發(fā)電功率，從而盡早實施燒結(jié)余熱發(fā)電工程，與企業(yè)實現(xiàn)互利共贏。1.3燒結(jié)

14、余熱發(fā)電研究意義余熱發(fā)電是當前提高二次能源利用率，節(jié)約能源的一項有效措施。冶煉過程中產(chǎn)生的低溫?zé)煔?，將其熱能通過余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽再帶動汽輪發(fā)電機組進行發(fā)電，能有效提高二次能源的綜合利用率，最大程度的節(jié)約能源、降低企業(yè)生產(chǎn)成本，推動企業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展。其研究意義在于：第一，余熱發(fā)電工程的實施，可有效降低企業(yè)的燒結(jié)礦生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的市場競爭力，為企業(yè)產(chǎn)生良好的效益。燒結(jié)純低溫余熱發(fā)電項目由于能將廢氣中的熱能轉(zhuǎn)化為電能，有效減少燒結(jié)礦生產(chǎn)過程中的能源消耗，具有顯著的節(jié)能效果。第二，整個發(fā)電工藝過程不需要任何一次能源，在回收大量對空排放造成環(huán)境熱污染的廢氣余熱的同時，所建余熱發(fā)電工程不對環(huán)境造成任何

15、污染，這對于減少CO2 的排放量、減少溫室效應(yīng)、保護生態(tài)環(huán)境起著積極的作用。因此，鋼鐵企業(yè)大力發(fā)展和推廣余熱發(fā)電技術(shù)是遵循國家鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策、符合當前可持續(xù)發(fā)展要求、實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的重要手段；是促進鋼鐵產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高環(huán)境保護和資源綜合利用水平的有效途徑。我國鋼鐵工業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用起步較晚，但發(fā)展迅速，雖然在推廣過程中仍存在一些障礙，但在國家提倡節(jié)能減排的總體形勢下，充分利用余熱資源進行發(fā)電，目前已逐步成為鋼鐵工業(yè)余熱資源發(fā)展利用的一個主流方向。作為我國節(jié)能減排潛力最大的行業(yè)，我們有理由相信鋼鐵工業(yè)余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展將擁有更廣闊的發(fā)展空間，同時在我國鋼鐵工業(yè)能源結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作

16、用。1.4研究內(nèi)容本課題將通過分別分析燒結(jié)余熱發(fā)電雙壓系統(tǒng)、單壓系統(tǒng)、閃蒸系統(tǒng)和補燃系統(tǒng)四種余熱發(fā)電系統(tǒng)的熱力學(xué)和經(jīng)濟性計算，選擇并設(shè)計對于鋼鐵企業(yè)，熱力特性最好、污染最少、經(jīng)濟性最佳的燒結(jié)余熱發(fā)電方案。最后該研究將對當前技術(shù)條件下燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)應(yīng)用亟待解決的難點進行分析，提出具體優(yōu)化方案，合理設(shè)計余熱發(fā)電流程，以獲得最好的經(jīng)濟及環(huán)境效益。2燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)分析2.1燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)余熱發(fā)電系統(tǒng)是利用余熱回收裝置將煙氣產(chǎn)生的動力蒸汽來驅(qū)動冷凝發(fā)電機組產(chǎn)生電能。該系統(tǒng)包括煙氣系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)兩部分。其工藝流程是環(huán)冷段的中低溫?zé)煔馔ㄟ^煙氣管道分別進入余熱鍋爐的中、低溫?zé)煔馊肟?，在鍋爐內(nèi)換熱回收熱量

17、后，余熱鍋爐排出約160煙氣，將余熱鍋爐排出的低溫?zé)煔馐占?，通過循環(huán)風(fēng)機鼓入環(huán)冷段下部代替常溫空氣冷卻燒結(jié)礦。同時將處理過的水經(jīng)過給水泵進入余熱鍋爐的對流管束中，通過余熱鍋爐的高溫?zé)煔鈱α鞴苁械乃訜幔蛊溥_到過熱蒸汽狀態(tài)，再經(jīng)過保溫管道進入汽輪機組推動葉輪轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機發(fā)電5。余熱發(fā)電系統(tǒng)流程圖如圖2.1所示： 圖2.1 燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)流程圖2.1.1余熱發(fā)電煙氣系統(tǒng)流程在余熱發(fā)電機組正常運行時，原有燒結(jié)環(huán)冷冷卻風(fēng)機停運，啟動循環(huán)風(fēng)機，煙氣由開式排放變成閉式循環(huán)，可進一步提高余熱鍋爐進口煙氣溫度并穩(wěn)定煙氣工況參數(shù)，鍋爐出口煙氣溫度150左右，通過循環(huán)風(fēng)機再次鼓入環(huán)冷機入口風(fēng)箱，代替

18、常溫空氣冷卻燒結(jié)礦，煙氣再循環(huán)系統(tǒng)是本系統(tǒng)中采用的核心技術(shù)，煙氣再循環(huán)技術(shù)可以提高余熱鍋爐進口煙氣溫度，增加余熱回收量，還使燒結(jié)礦的急冷破碎較少，提高燒結(jié)礦的品質(zhì)，利于后續(xù)的煉鐵工藝2。燒結(jié)余熱發(fā)電煙氣系統(tǒng)流程如圖2.2所示：圖2.2 燒結(jié)余熱發(fā)電煙氣系統(tǒng)流程2.1.2余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)流程余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)是生產(chǎn)用水進入軟化水車間進行軟化，除氧器將水中的氧脫掉，之后經(jīng)過給水泵進入余熱鍋爐的對流管束中，通過余熱鍋爐的高溫?zé)煔鈱α鞴苁械乃訜幔瑫r期達到過熱蒸汽狀態(tài)，再經(jīng)過保溫管道進入汽輪機組推動葉輪轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機發(fā)電，最后水流入冷凝器，在打入除氧器循環(huán)使用，熱力系統(tǒng)流程圖如圖2.3所示： 圖2

19、.3 燒結(jié)余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)流程圖圖2.4 燒結(jié)余熱發(fā)電煙氣系統(tǒng)工藝流程2.2燒結(jié)余熱發(fā)電煙氣系統(tǒng)燒結(jié)余熱發(fā)電煙氣系統(tǒng)流程如圖2.4所示，環(huán)冷段的中低溫?zé)煔馔ㄟ^煙氣管道分別進入余熱鍋爐的中、低溫?zé)煔馊肟?，在鍋爐內(nèi)換熱回收熱量后，余熱鍋爐排出的約150煙氣，將余熱鍋爐排出的低溫?zé)煔馐占螅ㄟ^循環(huán)風(fēng)機鼓入環(huán)冷段下部代替常溫空氣冷卻燒結(jié)礦。循環(huán)風(fēng)機設(shè)置冷風(fēng)吸入口，當余熱鍋爐正常工作時，余熱鍋爐排出收集的煙氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機增壓后，鼓入環(huán)冷機下部冷卻燒結(jié)礦。當余熱鍋爐停機檢修時，打開冷風(fēng)吸入口的閥門，循環(huán)風(fēng)機鼓入常溫空氣冷卻燒結(jié)礦6。煙氣再循環(huán)顯著提升了環(huán)冷機一區(qū)、二區(qū)中低溫?zé)煔獾钠焚|(zhì)，提高了余熱鍋爐的能量

20、回收效率，增加了發(fā)電量，減少了含塵煙氣直接排空，提高了燒結(jié)礦料品質(zhì)7。2.3燒結(jié)余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)分析方法常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)常采用抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)，在余熱發(fā)電系統(tǒng)中，汽輪機抽汽回?zé)犭m然可以提高給水溫度、汽輪機效率，但會提高余熱鍋爐排煙溫度，降低余熱鍋爐效率，相互作用的結(jié)果將降低發(fā)電系統(tǒng)的熱效率，因此余熱發(fā)電系統(tǒng)一般不設(shè)置回?zé)嵯到y(tǒng)，下面對余熱發(fā)電系統(tǒng)進行熱力學(xué)分析。2.3.1建立數(shù)學(xué)方程（1）從熱力學(xué)角度來考慮，余熱鍋爐中的每一個模塊就是一個煙氣放熱和汽水吸熱的能量平衡方程8，即： Q煙氣放熱 = Q汽水放熱 （2-1）結(jié)合余熱鍋爐的T-Q圖，將這一能量平衡方程具體應(yīng)用到每一個模塊，圖2.5是典型的余熱鍋爐

21、T-Q圖，是研究余熱鍋爐熱力特性的基礎(chǔ)。對蒸發(fā)器和過熱器區(qū)段： G(i1i3) = D(h1h3w) （2-2）通過此公式也可計算出鍋爐的蒸汽量： D = G(i1i3) / (h1h3w) （2-3）對于省煤器區(qū)段： G(i3i4) = D(h3wh4) （2-4）圖2.5 余熱鍋爐中的T-Q圖因此可推出對于整個鍋爐： G(i1i4) = D(h1 h4) （2-5）式中，G煙氣流量，kg/s；D蒸汽流量，kg/s；i1 i2 i3 i4余熱鍋爐各區(qū)段的出口煙氣焓，kJ/kg；h1過熱蒸汽出口蒸汽焓，kJ/kg；h3省煤器出口水焓，kJ/kg；h4省煤氣進口水焓，kJ/kg。（2）余熱鍋爐的

22、熱效率h為余熱鍋爐利用的能量與輸入余熱鍋爐的能量之比8，即： h = D (h1 h4) / G(i1 ie) = G(i1i4) / G(i1 ie) （2-6）如果認為在余熱鍋爐的整個溫度范圍內(nèi)，煙氣的比熱近似相等，同時忽略余熱鍋爐保溫?zé)釗p失的影響，則上式可表示為： h = (14) / (1 te) （2-7）式中，1燒結(jié)預(yù)熱的煙氣溫度，；4余熱鍋爐的出口溫度，；te環(huán)境溫度，。2.3.2窄點溫差和接近點溫差圖2.5表明了余熱鍋爐各個受熱面的換熱量和每一點上汽水和煙氣的溫度。在不帶補燃循環(huán)中，煙氣溫度與蒸汽或水的溫度最接近的點，是煙氣從蒸發(fā)器離開的地方。圖中p是窄點溫差，即煙氣的溫度與進

23、入蒸發(fā)器的飽和水的溫度的差值，通常是整個余熱鍋爐中煙氣側(cè)與工質(zhì)側(cè)溫度差的最小點。窄點溫差的合理選擇是設(shè)計余熱鍋爐的重要因素之一9。如果窄點溫差過小，雖然余熱鍋爐的蒸汽參數(shù)會提高，吸熱量增加，但是它會造成平均傳熱溫差減小，從而導(dǎo)致受熱面積增加，相應(yīng)的增加成本。圖中的t是接近點溫差，即省煤器出口的水溫與相應(yīng)壓力下的飽和水溫之間的差值。為了避免余熱鍋爐的省煤器內(nèi)發(fā)生給水汽化現(xiàn)象，在設(shè)計余熱鍋爐是總是要求省煤器的出口水溫略低于其相應(yīng)壓力下的飽和水溫。2.3.3余熱鍋爐的排煙溫度根據(jù)方程(2-3)和(2-4)可以得出余熱鍋爐的排煙溫度，并且有著兩個方程可以看出：當主蒸汽參數(shù)提高時，余熱鍋爐的排煙溫度也隨

24、之升高，其主要原因在于，當主蒸汽參數(shù)升高時，余熱鍋爐的蒸發(fā)量減少，鍋爐的給水量就隨之降低，直接導(dǎo)致省煤器內(nèi)的吸熱量減少，所以余熱鍋爐的排煙溫度就會很高。因此，余熱發(fā)電系統(tǒng)通常采用雙壓和閃蒸系統(tǒng)來降低余熱鍋爐的排煙溫度；對于帶補燃裝置的余熱鍋爐，其排煙溫度也較不帶補燃裝置的余熱鍋爐的排煙溫度低，這點將在以后章節(jié)詳細論述。2.3.4汽輪機的熱力學(xué)計算汽輪機的進氣參數(shù)由燒結(jié)煙氣的溫度值來確定，一般來講，進入汽輪機進口的蒸汽初溫應(yīng)是燒結(jié)煙氣溫度減去余熱鍋爐中的傳熱溫差（一般為2550）。汽輪機的進氣壓力比余熱鍋爐主蒸汽壓力低5%10%，從而可以確定余熱鍋爐的主蒸汽壓力10。（1）汽輪機的相對熱效率汽輪

25、機組的相對熱效率是汽輪機的有效焓降與等熵焓降(絕熱焓降)之比。 i = (h0 hc) / ( h0 hnl) (2-8)式中，h0汽輪機進氣出焓，kJ/kg；hc汽輪機實際排氣焓，kJ/kg；hnl汽輪機理想過程(等熵過程)的終焓，kJ/kg；（2）汽輪機的內(nèi)功率Pi11 Pi = D0(h0 hnl) i / 3.6 (2-9)式中，D0汽輪機的進氣量，t/h；i汽輪機的相對內(nèi)效率；（3）汽輪機的軸端功率Pe Pe = Pi m (2-10)式中，m汽輪機的機械效率；（4）發(fā)電機功率12 Pel = Pe g (2-11)式中，g發(fā)電機效率；（5）汽輪發(fā)電機組的絕對電效率 a,el = (

26、h0 hnl) el / (h0 hc) (2-12)式中，hc汽輪機排氣壓力下的飽和水焓，kJ/kg；（6）汽耗率和熱耗率汽耗率是指每生產(chǎn)1kWh所消耗的蒸汽量，用d來表示： d=1000D0 / Pel (2-13)熱耗率是指1kWh電能所消耗的熱量，以q來表示： q = d(h0 hc)=3600(h0hc) / (h0 hnl) (2-14)2.4燒結(jié)余熱發(fā)電四種熱力系統(tǒng)熱力學(xué)分析目前燒結(jié)余熱發(fā)電工藝有如下四種系統(tǒng)：燒結(jié)余熱發(fā)電雙壓系統(tǒng)、燒結(jié)余熱發(fā)電單壓系統(tǒng)、燒結(jié)余熱發(fā)電閃蒸系統(tǒng)以及燒結(jié)余熱發(fā)電帶補燃系統(tǒng)5。下面對燒結(jié)余熱發(fā)電這四種系統(tǒng)進行熱力學(xué)分析。2.4.1燒結(jié)余熱發(fā)電雙壓系統(tǒng)雙壓

27、系統(tǒng)是采用雙壓余熱鍋爐和單級補汽的汽輪機發(fā)電系統(tǒng)，如圖2.6所示。該系統(tǒng)按照能量梯級利用的原理，余熱鍋爐設(shè)置兩個汽包，在受熱面布置上順著煙氣流動同方向依次布置了過熱器、高壓蒸發(fā)器、二級（高壓）省煤器、低壓蒸發(fā)器、一級（低壓）省煤器，給水泵將除氧水分別升壓到高、低壓省煤器，進入兩個壓力不同的汽水循環(huán)在余熱鍋爐中生產(chǎn)兩種不同壓力的蒸汽：主蒸汽和低壓蒸汽。低壓蒸汽作為補汽進入汽輪機中部與主蒸汽一起推動汽輪機做功發(fā)電。由于采用這種雙壓結(jié)構(gòu)，鍋爐排煙溫度能降到110左右。下面以安陽鋼鐵集團有限公司360m2燒結(jié)機雙壓系統(tǒng)為例介紹熱力系統(tǒng)分析12。該系統(tǒng)主蒸汽溫度為335，主蒸汽壓力為2.62 MPa，余

28、熱鍋爐進口廢氣溫度360。 圖2.6 燒結(jié)余熱發(fā)電雙壓系統(tǒng)（1）選定高壓段汽包壓力并查取相應(yīng)的飽和溫度高壓段汽包壓力可按余熱鍋爐主蒸汽壓力105%選取為2.751MPa(汽包壓力在不大的范圍變化時對蒸汽循環(huán)部分的熱經(jīng)濟性影響相當小)8；（2）選取窄點溫差及確定蒸發(fā)段出口排氣溫度取窄點溫差12，余熱鍋爐蒸發(fā)段出口排氣溫度為241.09，其后便可確定余熱鍋爐蒸發(fā)段出口氣溫，根據(jù)公式(2-2)可以計算出鍋爐進氣溫度到高壓段蒸發(fā)段出口排氣溫度時的放熱量Qy1 ：Qy1 = G(i1i3) = G y cy(13) =(20+20)104 1.1681.2(360241.09)=772439636 kJ

29、式中，G360m2環(huán)冷機的煙氣量，Nm3/h；i1360m2環(huán)冷機煙氣進入余熱鍋爐的焓值，kJ/kg；i3余熱鍋爐蒸發(fā)段出口焓值；cy煙氣溫度為360的平均比熱容，1.4 kJ/kg；y煙氣的平均密度，1.168 kg/m3；1360m2環(huán)冷機的平均煙氣溫度，360；3余熱鍋爐的蒸發(fā)段排氣溫度，241.09。（3）選取接近點溫差及二級省煤器出口給水溫度取接近點溫差10，按省煤器的出口水溫略低于其相應(yīng)壓力下的飽和水溫，取省煤器出口給水溫度為219.09。（4）余熱鍋爐高壓段的蒸汽量雙壓余熱鍋爐的高壓段蒸汽量D1，可根據(jù)公式(2-3)計算：D1 = Qy / (h1h3w) = 772439636

30、 / (3090.92 1016.83)= 36 t/h式中，h1過熱蒸汽的出口焓值，3090.92 kJ/kg；h3w省煤器的出口焓值，1016.83 kJ/kg。（5）余熱鍋爐低壓段的蒸汽量對于余熱鍋爐低壓段，取低壓段壓力為0.49MPa，溫度為235，其汽包壓力可按余熱鍋爐低壓段蒸汽壓力的105%選取，經(jīng)計算可得0.5145MPa，可確定余熱鍋爐低壓蒸發(fā)段的排氣溫度為164.92，計算方法同雙壓余熱鍋爐高壓段的放熱量的計算。根據(jù)公式(2-3)便可計算出由余熱鍋爐低壓段的放熱量Qy2：Qy2 = Gcy y(13) =(20+20)1041.1681.4(241.09164.92) = 4

31、9480032 kJ/h式中，cy煙氣的平均比熱容，1.4 kJ/kg；y煙氣的平均密度，1.168 kg/m3；1余熱鍋爐低壓蒸發(fā)段的排氣溫度，241.09；3余熱鍋爐低壓蒸發(fā)段的排氣溫度，164.92。經(jīng)計算可得一級省煤器出口給水(進汽包的給水)水溫度為142.92，計算方法同高壓段。根據(jù)公式(2-3)可計算出雙壓系統(tǒng)的低壓段的產(chǎn)氣量D2：D2 = Qy2 / (h1 h3w) = 49480032 / (2930 601.74) = 21.25 t/h（6）雙壓系統(tǒng)的總蒸汽量的計算D = D1+D2 = 36+21.25 = 57.25 t/h（7）余熱鍋爐效率雙壓燒結(jié)余熱工藝的余熱鍋爐

32、的排氣溫度比較低，本研究取為95，因此根據(jù)公式(2-6)便可計算出雙壓余熱鍋爐的效率為：h = (1 4) / (1 te) = (360 95) /（360 15)= 77% 式中，1燒結(jié)余熱的煙氣溫度，；4余熱鍋爐的出口溫度，；te環(huán)境溫度，15。（8）汽輪機的內(nèi)功率Pi為Pi = D0(h0 hnl) i / 3.6 = 53(3305.04 2104.1)83% / 3.6= 11996 kW式中，D0汽輪機的進氣量，t/h；i汽輪機的相對內(nèi)效率，取0.83；h0汽輪機的進氣焓值，3305.04kJ/kg；hnl汽輪機的理想過程（等熵過程）的終焓，2104.1kJ/kg。（9）汽輪機的

33、軸端功率Pe為：Pe = Pi m = 11816 kW式中，m汽輪機的機械效率，取0.985。（10）汽輪機的發(fā)電機效率el 為：el = img =79%式中，m汽輪機的機械效率，取值0.985；g發(fā)電機效率，取值0.96。（11）發(fā)電機功率Pel：Pel = Pe g = 118160.966=11414.3 kW 式中，g發(fā)電機效率，取值0.966。（12）熱耗率和汽耗率：汽耗率是指每生產(chǎn)1kwh所消耗的蒸汽量，用d來表示：d=1000D0 / Pel =6.65 kg/kWh 熱耗率是指1kWh電能所消耗的熱量，以q來表示：a,el= (h0 hnl)el / (h0 hc)=981

34、.540.83/ (3085.65 158.83)=0.26q = d(h0 hc)=3600(h0 hc) / (h0 hc) a,el =3600 / 0.26 =13595.5 kJ/kWh 2.4.2燒結(jié)余熱發(fā)電單壓系統(tǒng)單壓系統(tǒng)是采用單壓余熱鍋爐和單級進汽汽輪機的發(fā)電系統(tǒng)，如圖2.7所示。該系統(tǒng)組成簡單，除氧水經(jīng)給水泵依次進入余熱鍋爐內(nèi)的省煤器、蒸發(fā)器、過熱器最后進入汽輪機做功發(fā)電。一般單壓系統(tǒng)余熱鍋爐排煙溫度在170，排氣用于烘干物料13。燒結(jié)余熱發(fā)電單壓系統(tǒng)熱力學(xué)分析計算同2.4.1燒結(jié)余熱發(fā)電雙壓系統(tǒng)。 圖2.7燒結(jié)余熱發(fā)電單壓系統(tǒng)圖2.8燒結(jié)余熱發(fā)電閃蒸系統(tǒng)2.4.3燒結(jié)余熱發(fā)

35、電閃蒸系統(tǒng)閃蒸系統(tǒng)是采用閃蒸補汽式汽輪機的發(fā)電系統(tǒng)，如圖2.8所示。閃蒸原理是將較高壓力及溫度的熱水等熱源，經(jīng)減壓擴容，釋放出所需的較低壓力飽和蒸汽。給水經(jīng)給水泵進入余熱鍋爐后，一部分熱水經(jīng)廢氣換熱后生成過熱蒸汽，接入汽輪機的主進汽口；另一部分高溫高壓欠飽和熱水進入閃蒸器，生產(chǎn)出一定量的低壓飽和蒸汽，進入汽輪機的低壓補汽口，主蒸汽與低壓蒸汽在汽輪機內(nèi)做功發(fā)電。閃蒸器分離產(chǎn)生的大量飽和水進入除氧器，與汽輪機排出的冷凝水一起經(jīng)除氧后由給水泵供給鍋爐，形成一個完整的熱力循環(huán)。鍋爐排煙溫度可降低到90以下14。燒結(jié)余熱發(fā)電單壓系統(tǒng)熱力學(xué)分析計算除系統(tǒng)產(chǎn)汽量外均同2.4.1燒結(jié)余熱發(fā)電雙壓系統(tǒng)，其中閃蒸

36、系統(tǒng)產(chǎn)汽量計算方法如下：（1）余熱鍋爐的產(chǎn)汽量閃蒸工藝的余熱鍋爐的蒸汽量D1，可根據(jù)公式(2-3)計算（忽略了余熱鍋爐這一區(qū)段的散熱損失）；D1 = Qy / (h1h3w) =78932896 / (3090.92930.9)= 36.5t/h式中，h1過熱蒸汽的出口焓值，3090.92 kJ/kg；h3w省煤氣的出口焓值，930.9kJ/kg；（2）通過閃蒸器所產(chǎn)生的蒸汽量對于通過閃蒸其所產(chǎn)生的蒸汽量，設(shè)每小時有D kg、溫度為tR1的高壓熱水進入擴容器由于壓力降低至p，熱水溫度降至p所對應(yīng)的飽和溫度tR2，并且放出熱量，使一部分熱水(d kg)吸熱量而汽化成對應(yīng)溫度tR2的飽和蒸汽。如果

37、不計設(shè)備的散熱損失，則根據(jù)下列的熱平衡關(guān)系可以求出產(chǎn)生的蒸汽量：DcptR1 = dh + (Dd)cptR2 因此： d = Dcp(tR1tR2) / (hcptR2) 式中，D每小時進入閃蒸器的熱水量，kg/h；tR1進入閃蒸器的熱水的溫度；tR2經(jīng)過閃蒸器的熱水的溫度；d閃蒸蒸汽量kg/h；h閃蒸蒸汽的焓，即溫度tR2下的飽和蒸汽的焓值，kJ/kg；cp水的低壓比熱容，cp=4.1868kJ/kg；取閃蒸壓力為0.35MPa，tR2為160，tR1為217.19，閃蒸蒸汽的比焓為2778.1kJ/kg，本工程中每小時有30000kg的給水流向閃蒸器，則：d = 300004.1868(

38、217.19160)/(2778.14.1868160)=3.4 t/h（3）閃蒸系統(tǒng)的總的蒸汽量D = D + d = 36.5+3.4 = 39.9 t/h圖2.9 帶補燃系統(tǒng)的燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)2.4.4帶補燃系統(tǒng)的燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)在副產(chǎn)煤氣富余的企業(yè)如鋼廠，副產(chǎn)煤氣資源豐富，出現(xiàn)了帶補燃的余熱利用系統(tǒng)，如圖2.9所示。在常規(guī)單壓、雙壓或復(fù)合閃蒸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過在余熱鍋爐高溫過熱段補充燃燒部分富余煤氣，將鍋爐入口煙氣溫度（300400）提高到中高溫?zé)犸L(fēng)（500600），使余熱利用的熱力系統(tǒng)蒸汽參數(shù)達到中溫中壓參數(shù)，進一步提高熱力系統(tǒng)的余熱利用效率和熱電轉(zhuǎn)換效率，同時對煙氣、廢氣溫度的波動

39、起到一定的平衡調(diào)節(jié)作用，對整個廠網(wǎng)而言還能避免浪費，減少管網(wǎng)蒸汽、煤氣放散量，獲得很好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。但該系統(tǒng)復(fù)雜，利用范圍存在局限性10。帶補燃系統(tǒng)的燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力學(xué)分析計算除系統(tǒng)產(chǎn)汽量外同2.4.1燒結(jié)余熱發(fā)電雙壓系統(tǒng)，帶補燃系統(tǒng)產(chǎn)汽量計算如下：帶補燃系統(tǒng)的余熱鍋爐的產(chǎn)汽量，仍然可根據(jù)公式(2-3)計算，只不過余熱量是燒結(jié)煙氣的余熱量和通過補燃裝置產(chǎn)生的發(fā)熱量之和：D1 = Qy / (h1h3w) =112016436 / (3090.921016.83) =36.5t/h式中，h1過熱蒸汽的出口焓值，3090.92 kJ/kg；h3w省煤氣的出口焓值，1016.83kJ/k

40、g；2.4.5余熱發(fā)電四種系統(tǒng)熱力學(xué)分析對比2.4.12.4.4以雙壓系統(tǒng)為例對余熱發(fā)電四種系統(tǒng)進行了分析計算， 下面將計算結(jié)果統(tǒng)計如表2.1所示。其中，四種系統(tǒng)主蒸汽溫度均為335，主蒸汽壓力為2.62MPa，汽包壓力2.751MPa，余熱鍋爐進口廢氣溫度360。由下表可以看出雙壓燒結(jié)余熱工藝的熱力特性最佳，通過雙壓工藝的余熱鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽量比閃蒸工藝的多了約50%，相應(yīng)的余熱鍋爐的排煙溫度較低，所以排出的污染物較少；單壓系統(tǒng)由于廢氣余熱得不到充分利用，影響了發(fā)電能力，在這幾種系統(tǒng)中單壓系統(tǒng)發(fā)電能力最低；補燃系統(tǒng)所產(chǎn)生的蒸汽量約是單壓系統(tǒng)的余熱鍋爐的所產(chǎn)生的蒸汽量的2倍；閃蒸系統(tǒng)發(fā)電能力較

41、單壓系統(tǒng)得到提高，但閃蒸器的出水未能轉(zhuǎn)換為電能，與雙壓系統(tǒng)相比，系統(tǒng)的發(fā)電能力又有所降低，而且閃蒸器產(chǎn)生的是飽和蒸汽，在進入汽輪機做功后，易使汽輪機排汽干度不能滿足汽輪機的要求。表2.1 余熱發(fā)電四種系統(tǒng)分析計算結(jié)果計算量雙壓單壓閃蒸補燃余熱鍋爐窄點溫差（）12129.412蒸發(fā)段出口排氣溫度（）241.09241.09238.49241.09余熱鍋爐排氣溫度（）11595150120接近點溫差（）10104.910省煤器出口給水溫度（）219.09219.09217.19219.09余熱鍋爐蒸汽量（t/h）高壓段低壓段鍋爐鍋爐閃蒸鍋爐3621.251836.53.434.12蒸汽量總量（t/

42、h）57.251839.934.12鍋爐效率77%61%71%70%汽輪機進氣量（t/h）5316.6736.9431.6額定功率（MW）121.563汽輪機軸端功率（kW）118161421.65703.594877.4熱耗率（kJ/kWh）13595.530718.61800018000汽耗率（kg/kWh）6.6512.346.756.75發(fā)電效率26%12%20%20%發(fā)電機發(fā)電機功率（kW）11414.31350.55475.454682.3發(fā)電機效率79%74%78%78%2.5燒結(jié)余熱發(fā)電四種熱力系統(tǒng)經(jīng)濟性分析2.5.1燒結(jié)余熱發(fā)電的經(jīng)濟效益的計算（1）燒結(jié)余熱發(fā)電經(jīng)濟效益計算有

43、以下兩個假設(shè)原則15：原則1：10000m2的300400的低溫?zé)煔饨?jīng)過余熱鍋爐，可以產(chǎn)生1 t的過熱蒸汽，發(fā)電200kWh。原則2：1kWh電相等于0.39kg標煤。（2）燒結(jié)余熱發(fā)電量的計算燒結(jié)余熱發(fā)電量的計算是基于上述兩個基本原則：已知某燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)通過余熱鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽量為D t/h，每天生產(chǎn)的燒結(jié)礦為K t，根據(jù)每噸蒸汽發(fā)200kWh的電，而燒結(jié)礦的品位為，則可計算出每生產(chǎn)1 t鋼的發(fā)電量為： e = D24200/ (K ) (2-15)（3）燒結(jié)余熱發(fā)電工程總投資 M=Pe B (2-16)式中，Pe實際的輸出功率；B每kW的投資額。2.5.2四種燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟效益

44、分析以安鋼的360m2燒結(jié)機為例，按每天生產(chǎn)燒結(jié)礦20000 t，利用環(huán)冷機冷卻機產(chǎn)生的300400的廢氣，設(shè)備年運行小時數(shù)為7000 h，下面對四種燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)進行經(jīng)濟性分析：（1）雙壓系統(tǒng)經(jīng)過雙壓系統(tǒng)產(chǎn)過熱蒸汽57.25t/h，每噸蒸汽發(fā)電200kwh，燒結(jié)礦的品位為57%，根據(jù)公式(2-15)可計算出每生產(chǎn)l t鋼的發(fā)電量為24.11kWh；因此年發(fā)電量為7290.86104kWh，按電價為0.47元/kWh計算則采用閃蒸系統(tǒng)所創(chuàng)造的經(jīng)濟效益為3426.71萬元。取余熱發(fā)電每kW投資5500元，則根據(jù)公式(2-16)可估算全部工程總投資費用為6600萬元。按照原則2：1kW.h電等于

45、0.39kg標煤，則利用閃蒸系統(tǒng)可節(jié)省標煤2843.54噸。（2）單壓系統(tǒng)經(jīng)過單壓系統(tǒng)產(chǎn)過熱蒸汽18t/h，根據(jù)公式可計算出每生產(chǎn)l t鋼的發(fā)電量為7.58kWh；由此可計算出年發(fā)電量為2292.19104kWh，單壓系統(tǒng)所創(chuàng)造的經(jīng)濟效益為1123.17萬元。可估算全部工程總投資費用為825萬元，利用閃蒸系統(tǒng)可節(jié)省標煤893.95噸。（3）閃蒸系統(tǒng)經(jīng)過閃蒸系統(tǒng)產(chǎn)過熱蒸汽39.9t/h，根據(jù)公式可計算出每生產(chǎn)l t鋼的發(fā)電量為16.8kWh；由此可計算出年發(fā)電量為5080.32104kWh，則閃蒸系統(tǒng)所創(chuàng)造的經(jīng)濟效益為2387.75萬元?？晒浪闳抗こ炭偼顿Y費用為3300萬元。利用閃蒸系統(tǒng)可節(jié)省

46、標煤1879.72噸。（4）補燃系統(tǒng)經(jīng)過閃蒸系統(tǒng)產(chǎn)過熱蒸汽34.12t/h，根據(jù)公式可計算出每生產(chǎn)l t鋼的發(fā)電量為14.37kWh；由此可計算出年發(fā)電量為4345.49104kWh，按電價為0.47元/ kWh系統(tǒng)中所采用補燃煤氣的消耗量為9935m3/h，價格按0.12元/m3計算，可得實際采用帶補燃裝置的燒結(jié)余熱發(fā)電工藝所創(chuàng)造的經(jīng)濟效益：4345.491040.49993570000.12=1394.75萬元。根據(jù)公式（2-16）可估算全部工程總投資費用為3300萬元，可節(jié)省標煤1694.74噸。2.5.3燒結(jié)余熱發(fā)電環(huán)境效益及經(jīng)濟性比較由于余熱鍋爐的運行，代替了相應(yīng)的燃煤鍋爐產(chǎn)汽量，而

47、且余熱鍋爐的產(chǎn)汽量與燒結(jié)生產(chǎn)同步，因而具有節(jié)約煤炭資源、減少燃煤污染的作用。以安鋼360m2的燒結(jié)機為例，由2.5.2可得，當分別采用雙壓系統(tǒng)、單壓系統(tǒng)、閃蒸系統(tǒng)和帶補燃系統(tǒng)這四種系統(tǒng)時，機組的熱特性如表2.2所示：表2.2 四種余熱發(fā)電系統(tǒng)機組熱特性余熱發(fā)電系統(tǒng)雙壓單壓閃蒸補燃節(jié)省的標煤（t）2843.44893.951879.721694.74項目投資（萬元）660082533003300年發(fā)電量（104kWh）7290.862292.195080.324345.49余熱鍋爐產(chǎn)氣量（t/h）57.251839.934.12由此表便可看出雙壓燒結(jié)余熱發(fā)電工藝技術(shù)的環(huán)境效益最好，也就是說燒結(jié)余

48、熱發(fā)電的SO2和CO2的排放量最少。雙壓系統(tǒng)雖然年發(fā)電量是四種工藝中最大的，而且它和閃蒸系統(tǒng)一樣都通過利用低壓蒸汽向汽輪機補氣從而提高余熱鍋爐的產(chǎn)氣量的這種方式，但是它的系統(tǒng)龐大，而且工程總投資費用是閃蒸工藝的2倍，但是對于低溫?zé)嵩摧^多的情況下，采用這種工藝流程是比較合理的；而對于補燃系統(tǒng)，雖然采用這種工藝能產(chǎn)生更多的蒸汽，其年電量大約是單壓系統(tǒng)的2倍，但是由于補燃煤氣的耗費高，所以它所帶來的經(jīng)濟效益反而不是很大，然而對于有較多富裕的高爐煤氣的條件下，采用補燃系統(tǒng)的余熱回收的效果會更加顯著。帶補燃和不帶補燃的燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)總圖見附錄A。3燒結(jié)余熱發(fā)電設(shè)備3.1選型原則設(shè)備選型應(yīng)遵循以下原則7

49、： （1）采用成熟穩(wěn)定、實用可靠的中低溫?zé)煔庥酂峄厥瞻l(fā)電技術(shù)及國產(chǎn)設(shè)備，技術(shù)裝備水平達到國際先進水平；（2）選用國產(chǎn)成熟設(shè)備，降低生產(chǎn)成本和基建投入；（3）系統(tǒng)簡潔可靠、方便檢修維護，充分利用廠區(qū)現(xiàn)有設(shè)施，合理布置熱力發(fā)電機組設(shè)備、系統(tǒng)。3.2部分主要設(shè)備的選型要求及選擇3.2.1余熱鍋爐余熱鍋爐是余熱發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備和核心，如何將富含能量的熱介質(zhì)回收匯集以及引出，進而通過余熱鍋爐進行能量轉(zhuǎn)換是一個技術(shù)難點，余熱鍋爐本身的設(shè)計一定程度上決定了余熱回收利用的比例和徹底性。余熱鍋爐取的排煙溫度越低，鍋爐的受熱面布置越多，回收的煙氣余熱量越大。但鍋爐等系統(tǒng)的投資會隨受熱面積增加而增加。余熱鍋爐的選

50、取需要考慮以下幾點16：（1）余熱鍋爐進氣溫度比較低，因此余熱鍋爐的傳熱溫差比較小，其最小傳熱溫差的選取不僅決定余熱鍋爐的成本，而且決定了主蒸汽的參數(shù)。（2）余熱源中含有SO2等酸性氣體和水蒸汽，從而存在酸露點溫度，當溫度低于酸露點溫度時將嚴重腐蝕尾部煙道的受熱面。（3）鍋爐布置可分為立式、臥式兩種。目前的國外余熱鍋爐多采用臥式布置，國內(nèi)則存在兩種布置。立式布置具有占地面積小、灰塵收集方便、煙氣流動均勻、傳熱系數(shù)高的優(yōu)點，但積灰以及積灰清除差于臥式，管束間易出現(xiàn)搭橋現(xiàn)象，耗鋼量相對較大。鍋爐布置在綜合考慮安裝條件的基礎(chǔ)后選擇立式。（4）由于熱源含塵濃度大，為防止磨損的發(fā)生，采用合理的流速設(shè)計，

51、合理組織煙氣動力場，使煙氣流動均勻，避免局部過速磨損。同時粉塵粒度小，極易在鍋爐受熱面上積灰，導(dǎo)致傳熱系數(shù)下降，因此在鍋爐設(shè)計時需考慮除灰。爐前需設(shè)置高效旋風(fēng)除塵器或電除塵器，除去大部分的粉塵。爐內(nèi)受熱面最好使用模式壁和光管結(jié)構(gòu)，減少積灰的可能，并適當?shù)脑黾邮軣崦娣e，防止鍋爐出力不足。在設(shè)計鍋爐時還需設(shè)計清灰系統(tǒng)，目前多采用超聲波吹灰、壓縮氣體吹灰和振打清灰。由于余熱利用產(chǎn)生的蒸汽壓力和流量不大的原因，蒸汽吹灰在余熱發(fā)電中基本不使用。（5）余熱鍋爐煙氣的流動由爐尾的引風(fēng)機維持，因此在余熱鍋爐尾部形成很大的負壓區(qū)，一般多在57 kPa 左右。漏風(fēng)將嚴重影響蒸發(fā)量及主蒸汽溫度，增加引風(fēng)機等后續(xù)設(shè)備

52、電耗。鍋爐需整體采用鋼板全焊接密封，并對管子穿墻處及爐門采用適當?shù)拿芊?。因此，余熱鍋爐采用適用于中低溫?zé)煔庥酂峄厥蘸屠玫碾p壓、立式、無補燃自然循環(huán)鍋爐。這種鍋爐采用雙通道煙氣進氣系統(tǒng)，高溫?zé)煔饨?jīng)部分高壓受熱面換熱，低溫?zé)煔饨?jīng)部分低壓受熱面換熱，高溫?zé)煔鉄煖亟抵僚c低溫?zé)煔庀喈敽螅瑑晒蔁煔饣旌显倥c其余的受熱面換熱，充分利用不同品質(zhì)的煙氣，實現(xiàn)煙氣熱能的梯級利用。鍋爐帶有自除氧裝置，無需額外的除氧裝置及其所需的加熱蒸汽設(shè)備。特別是在余熱鍋爐冷態(tài)啟動階段，現(xiàn)場無法提供除氧加熱蒸汽的情況下，可有效保障余熱鍋爐的正常運行。3.2.2汽輪機組余熱蒸汽進汽參數(shù)不穩(wěn)定、比容大、濕度大等特點，要求在汽輪機設(shè)計中

53、考慮17。汽輪機組的選取需要考慮以下幾點：（1）進汽參數(shù)不穩(wěn)定要求汽輪機的進汽調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須能適應(yīng)進汽參數(shù)的波動，保證汽輪機穩(wěn)定、安全運行。在主蒸汽前需設(shè)置壓力調(diào)節(jié)器控制調(diào)節(jié)閥，當新蒸汽壓力降低時，關(guān)小調(diào)節(jié)閥，防止由于余熱鍋爐的蒸發(fā)量不足，促使壓力進一步降低，汽輪機通流末級產(chǎn)生鼓風(fēng)；反之開大調(diào)節(jié)閥。（2）余熱發(fā)電用汽輪機為了快速啟動，而且能夠在滑壓方式下運行，噴嘴配汽在空載和低負荷時只有部分進汽度，這種情況對汽機暖機不利，特別在快速啟動時尤為明顯，因此余熱發(fā)電汽輪機采用節(jié)流配汽，不設(shè)調(diào)節(jié)級。汽機啟動時靠調(diào)節(jié)閥控制轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機并網(wǎng)；正常運行時，調(diào)節(jié)閥全開，汽輪機處于滑壓運行狀態(tài)。此種進汽方式使汽輪機進汽部分始終處于均勻受熱狀態(tài)，這樣就能滿足在整個啟動過程，及低負荷時能夠保證汽機進汽均勻，以利于汽機快速啟動，提高通流效率。（3）主蒸汽參數(shù)低，蒸汽比容增大，要求汽輪機的進汽能力比常規(guī)機組大，因此要加大主汽閥口徑或增加主汽閥數(shù)量。為增加余熱發(fā)電單位利用率而采用的雙壓系統(tǒng)，汽輪機必須