余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)原理

1、安徽海螺川崎工程有限公司余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)原理余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)原理余熱發(fā)電系統(tǒng)主要涉及的知識(shí)n1、傳熱學(xué) 研究熱量傳遞過程。凡有溫差，就有熱量自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體。n2、流體力學(xué) 研究流體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用。n3、工程熱力學(xué) 研究物質(zhì)的熱力性質(zhì)、能量轉(zhuǎn)換以及熱能的直接利用等問題傳熱的基本方式n導(dǎo)熱n指物體各部分無相對(duì)位移或不同物體直接接觸時(shí)依據(jù)分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)行的熱量傳遞現(xiàn)象，導(dǎo)熱是物質(zhì)的屬性，導(dǎo)熱過程可以在固體、液體及氣體中發(fā)生。n熱對(duì)流n依靠流體的運(yùn)行，把熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象，稱為熱對(duì)流，是傳熱的另一種基本方式。n熱輻射n導(dǎo)熱或?qū)α鞫际且岳洹嵛矬w的直接

2、接觸來傳遞熱量，熱輻射則不同，它是依靠物體面對(duì)外發(fā)射可見和不可見的射線（電磁波，或者說光子）傳遞熱量。傳熱學(xué)n熱傳遞過程氣體氣體固體固體氣體氣體350熱能熱輻射熱輻射200300100固體固體熱對(duì)流熱對(duì)流 導(dǎo)熱導(dǎo)熱熱對(duì)流熱對(duì)流導(dǎo)熱導(dǎo)熱 導(dǎo)熱導(dǎo)熱兩個(gè)重要物理量n熱焓：它是表示物質(zhì)系統(tǒng)能量的一個(gè)狀態(tài)函數(shù)，通常用H來表示，其數(shù)值上等于系統(tǒng)的內(nèi)能U加上壓強(qiáng)P和體積V的乘積，即HUPV。n熱量：指的是由于溫差的存在而導(dǎo)致的能量轉(zhuǎn)化過程中所轉(zhuǎn)移的能量。Q=KtFnK 傳熱系數(shù) kJ/(m2h)nt傳熱溫差 nF傳熱面積m2余熱發(fā)電系統(tǒng)中傳熱的應(yīng)用n1、余熱鍋爐n2、凝汽器n3、汽封凝汽器n4、油冷卻器n5

3、、發(fā)電空氣冷卻器n6、冷卻塔n7、鍋爐排汽冷卻器、試樣冷卻器等傳熱的計(jì)算方法1、設(shè)備已確定，進(jìn)行性能計(jì)算；2、參數(shù)已經(jīng)確定，進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算；計(jì)算公式ln) ()(2121212111tttttttttVgttCQFtQ Q 換熱量 kJ/ht 對(duì)說換熱溫差 K 傳熱系數(shù) kJ/(m2 h)F 換熱面積 m2C 高溫介質(zhì)比熱 kJ/(m3 )t1 高溫介質(zhì)入口溫度 t1 高溫介質(zhì)出口溫度 t2 低溫介質(zhì)入口溫度 t2 低溫介質(zhì)出口溫度 換熱曲線t1t1t2t2廢氣廢氣水水流體力學(xué)n1、沿程阻力n n2、局部阻力n鍋爐廢氣阻力設(shè)計(jì)1000Pan主蒸汽阻力設(shè)計(jì)0.1MPagvdlhf22gvhi2

4、2工程熱力學(xué)n1、熱力學(xué)第一定律n能量既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，它只能從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，或從一個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)系統(tǒng)，而總量保持恒定。n2、熱力學(xué)第二定律n不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。水及水蒸汽物理性質(zhì)n水在某一恒定壓力下進(jìn)行加熱，主要進(jìn)行三個(gè)過程：n第一個(gè)過程，水在常溫下被逐步加熱至某一溫度,在此溫度下水開始逐漸產(chǎn)生蒸汽，其蒸汽溫度與水溫相同；n第二個(gè)過程，水繼續(xù)被加熱時(shí)水溫將不再變化，而產(chǎn)生的溫度的蒸汽將不斷增加至水全部變?yōu)檎羝?；n第三個(gè)過程，水全部變?yōu)檎羝罄^續(xù)加熱，則水蒸汽的溫度將不斷升高。過熱度n從水和水蒸汽的性質(zhì)來說，過熱度指的是蒸汽溫度高于對(duì)應(yīng)

5、壓力下的飽和溫度的程度。對(duì)水和水蒸汽而言，其飽和曲線在水蒸汽圖上是一條上升的曲線，即隨著壓力的升高，水的飽和溫度也是升高的。同理，對(duì)于處于某一溫度的水蒸汽來說，提高壓力，其對(duì)應(yīng)的飽和溫度也隨之升高，則其溫度高于飽和溫度的程度也降低，即蒸汽的過熱度降低！ 水蒸汽變化曲線發(fā)電熱力系統(tǒng)的基本原理朗肯循環(huán)是最簡(jiǎn)單的蒸汽動(dòng)力理想循環(huán)，熱力發(fā)電廠的各種較復(fù)雜的蒸汽動(dòng)力循環(huán)都是在朗肯循環(huán)的基礎(chǔ)上予以改進(jìn)而得到的，包括閃蒸器余熱發(fā)電技術(shù)。廢氣品位的界定n高溫廢氣余熱：廢氣溫度大于650n中溫廢氣余熱：廢氣溫度350650n低溫廢氣余熱：廢氣溫度小于350閃蒸技術(shù)熱力系統(tǒng)閃蒸器朗肯循環(huán)曲線.xls閃蒸余熱發(fā)電系

6、統(tǒng)壓力的確定n1、水變?yōu)檎羝臏囟确Q為飽和溫度，其對(duì)應(yīng)的水稱為飽和水、蒸汽為飽和蒸汽；對(duì)于不同的壓力，飽和溫度是不同的。在水及水蒸氣被熱源（廢氣）加熱過程中，熱源與水及水蒸氣間必將存在換熱溫差，并且熱源溫度必須高于水及水蒸氣溫度。2、由于PH鍋爐僅有蒸發(fā)器、過熱器，其出口廢氣仍要用于原料等生產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行烘干，因此在設(shè)計(jì)過程中，是根據(jù)PH鍋爐出口風(fēng)溫的要求，確定蒸發(fā)器飽和溫度，根據(jù)飽和溫度確定系統(tǒng)的蒸汽壓力廢氣標(biāo)況標(biāo)況指溫度為0（273.15開）和壓強(qiáng)為101.325千帕（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，760毫米汞柱）的情況，使在比較氣體體積時(shí)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，單位為Nm3/h 標(biāo)況和工況的轉(zhuǎn)化工況為：360000

7、m3/h，壓力為-5000Pa，溫度為330標(biāo)況為：154988Nm3/h，溫度為330PV/T=常數(shù)表壓、絕壓n表壓力=絕對(duì)壓力-大氣壓力n比如汽輪機(jī)排汽壓力為5.73kPaA，若當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.325kPaA，表壓（即真空度）為-95.6kPaG(5.73-101.325)n若高海拔地區(qū)，大氣壓力僅在84kPaA左右,此表壓（即真空度）為-78.27kPaG(絕壓-大氣壓=5.73-84)；熱力計(jì)算一般步驟n1、一般為業(yè)主提供廢氣參數(shù)及生產(chǎn)線的基本信息；n2、研討確定余熱發(fā)電的方案，兩爐一機(jī)、四爐一機(jī)等；n3、根據(jù)窯尾PH鍋爐出口風(fēng)溫的要求確定壓力等級(jí)。n4、進(jìn)行鍋爐選型或設(shè)計(jì)計(jì)算；n

8、5、根據(jù)主蒸汽參數(shù)、汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率、汽輪機(jī)排汽壓力計(jì)算出發(fā)電量。舉例n廢氣參數(shù)及要求為：窯尾：340000Nm3/h，320n 窯頭：210000Nm3/h，360n原料磨要求入口風(fēng)溫為200 ；由于地為缺水地區(qū)，采用空冷機(jī)組。n根據(jù)廢氣參數(shù)選擇系統(tǒng)壓力為0.789MPaA，由于空氣比熱遠(yuǎn)低于水，因此汽輪機(jī)排汽設(shè)計(jì)為0.015MPaA。舉例n平?jīng)龊Ｂ輓根據(jù)廢氣流量鍋爐選擇為PJ-J鍋爐、AQC-A鍋爐n通過鍋爐熱力計(jì)算PH-J鍋爐蒸發(fā)量為28.6t/h，主蒸汽溫度為304.6，主蒸汽壓力為0.789MPaA。nAQC-A鍋爐蒸發(fā)量為18.4t/h，主蒸汽溫度為344.9，主蒸汽壓力為0.78

9、9MPaA。n閃蒸器流量為2.4t/h舉例n一般室外汽水管線的溫度損失為5，壓力損失為0.1MPaA，因此汽輪機(jī)入口壓力為0.689MPaA，入口溫度為315.4 n按發(fā)電功率計(jì)算公式可得，發(fā)電功率為7300kW熱平衡計(jì)算過程熱平衡計(jì)算過程.docBMS_HB_Calc-R0.xls發(fā)電功率的計(jì)算公式nP=12*(h1-h2)*F1+*（h3-h4)*F2/3600nP 發(fā)電機(jī)輸出功率 kWn1 汽輪機(jī)本體散熱損失 %n2 發(fā)電機(jī)熱效率 %nh1 主蒸汽熱焓kJ/kgnh2 主蒸汽絕對(duì)排汽焓kJ/kgnh3補(bǔ)汽熱焓kJ/kgnh2 補(bǔ)汽絕對(duì)排汽焓kJ/kgn 主蒸汽汽輪機(jī)缸效率%n補(bǔ)汽汽輪機(jī)缸

10、效率%nF1、 F2 主蒸汽、補(bǔ)汽流量kg/h系統(tǒng)熱效率的計(jì)算方法n5、系統(tǒng)熱效率計(jì)算、系統(tǒng)熱效率計(jì)算n nP 發(fā)電機(jī)輸出功率 kWnVg1PH鍋爐廢氣流量Nm3/hnJg1PH鍋爐入口含塵廢氣熱焓值kJ/Nm3nJg2PH鍋爐出口含塵廢氣熱焓值kJ/Nm3nVg2AQC鍋爐廢氣流量Nm3/hnJg3AQC鍋爐入口含塵廢氣熱焓值kJ/Nm3nJg4AQC鍋爐出口含塵廢氣熱焓值kJ/Nm3)()(3600432211ggggggJJVJJVPPH鍋爐熱效率的計(jì)算方法n = F(h2-h1)/ 【Vg(Jg1-Jg2)】n PH鍋爐熱效率 %nVg廢氣流量Nm3/hnF過熱器出口額定蒸汽流量kg/

11、hnJg1鍋爐入口含塵廢氣熱焓kJ/Nm3nJg2鍋爐出口含塵廢氣熱焓kJ/Nm3nh1鍋爐入口給水熱焓kJ/kgnh2鍋爐出口蒸汽熱焓kJ/kgPH鍋爐熱利用率的計(jì)算方法n= F(h2-h1)/ （VgJg1）n PH鍋爐熱效率 %nVg廢氣流量Nm3/hnF過熱器出口額定蒸汽流量kg/hnJg1鍋爐入口含塵廢氣熱焓kJ/Nm3nh1鍋爐入口給水熱焓kJ/kgnh2鍋爐出口蒸汽熱焓kJ/kgAQC鍋爐熱效率的計(jì)算方法n= 【F(h2-h1)+F(h1-h0)】/ 【Vg(Jg1-Jg2)】 n“ AQC鍋爐熱效率 %nVg廢氣流量Nm3/hn F過熱器出口額定蒸汽流量kg/hn F”省煤器入

12、口額定給水流量kg/hn Jg1鍋爐入口含塵廢氣熱焓kJ/Nm3n Jg2鍋爐出口含塵廢氣熱焓kJ/Nm3n h0省煤器入口給水熱焓kJ/kgn h1鍋爐入口給水熱焓kJ/kgn h2鍋爐出口蒸汽熱焓kJ/kgAQC鍋爐熱利用率的計(jì)算方法n“= 【F(h2-h1)+F”(h1-h0)】/ （VgJg1） n AQC鍋爐熱效率 %nVg廢氣流量Nm3/hn F過熱器出口額定蒸汽流量kg/hn F”省煤器入口額定給水流量kg/hn Jg1鍋爐入口含塵廢氣熱焓kJ/Nm3n Jg2鍋爐出口含塵廢氣熱焓kJ/Nm3n h0省煤器入口給水熱焓kJ/kgn h1鍋爐入口給水熱焓kJ/kgn h2鍋爐出口蒸汽熱焓kJ/kg提高其循環(huán)熱效率及效率的措施n(1)提高汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力或溫度可提高循環(huán)熱效率及效率。n降低汽輪機(jī)排汽壓力可提高循環(huán)熱效率及效率。提高余熱發(fā)電效率的途徑n1、提高余熱鍋爐熱回收效率n換熱公式