畢業(yè)論文--燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)雙壓循環(huán)熱力參數(shù)優(yōu)化

1、<p>　　論文題目：燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)雙壓循環(huán)熱力參數(shù)優(yōu)化</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　目前,燒結余熱發(fā)電技術已有應用,但現(xiàn)有的技術還存在余熱煙氣參數(shù)選取,熱力系統(tǒng)受熱面配置方案及主蒸汽參數(shù)選取不盡合理等問題, 造成發(fā)電機組的運行負荷與額定負荷相差較大。鑒于上述現(xiàn)狀, 開展燒結余熱電站熱力系統(tǒng)分析及優(yōu)化研究,具有非常重要

2、的意義。論文簡要介紹了燒結余熱發(fā)電技術及系統(tǒng)流程,并在燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力參數(shù)優(yōu)化過程中提出了以余熱有效利用率來評價燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)的性能。通過對不同工況下燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量進行理論計算和比較, 同時考慮生產設備及運行限制因素, 對燒結余熱煙氣參數(shù)進行了優(yōu)化選取。通過建立燒結余熱發(fā)電雙壓系統(tǒng)的熱力模型, 計算分析了主蒸汽溫度、 主蒸汽壓力、低壓蒸汽溫度和壓力及其選取對系統(tǒng)余熱有效利用率的影響和變化規(guī)律, 為燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設

3、計與運行提供了較科學的依據。</p><p>　　關鍵詞: 燒結；余熱發(fā)電；余熱有效利用率；熱力系統(tǒng)；優(yōu)化</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　At present, the sintering cogeneration technology has been applied, but the existi

4、ng technology to the waste heat of flue gas parameters selected, the thermal heating surface configuration program and the main steam parameters to select the quite reasonable question, causing the difference between run

5、ning load and rated load of the generator setlarger. In view of the above-mentioned current situation, to carry out sintering heat power plant thermal system analysis and optimization study has very</p><p>　

6、　Keywords: sintering, waste heat power generation, waste heat utilizationate,thermal system,optimization</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　

7、　ABSTRACTII</p><p><b>　　引 言1</b></p><p><b>　　1 文獻綜述2</b></p><p>　　1.1 燒結余熱發(fā)電的研究背景及意義2</p><p>　　1.1.1 燒結余熱發(fā)電的研究背景2</p><p>　　1

8、.1.2 燒結余熱發(fā)電的研究意義2</p><p>　　1.2 燒結余熱發(fā)電的國內外研究現(xiàn)狀4</p><p>　　1.2.1 國外研究現(xiàn)狀4</p><p>　　1.2.2 國內研究現(xiàn)狀5</p><p>　　1.2.3 存在問題8</p><p>　　1.2.4 發(fā)展趨勢9</p><

9、;p>　　1.3 課題研究方法及研究內容9</p><p>　　1.3.1 研究內容9</p><p>　　1.3.2研究方法10</p><p>　　1.4 課題預期目標10</p><p>　　2 燒結余熱雙壓發(fā)電系統(tǒng)熱力參數(shù)優(yōu)化模型11</p><p>　　2.1 熱力參數(shù)優(yōu)化的目標函數(shù)11&

10、lt;/p><p>　　2.2 燒結余熱發(fā)電熱力參數(shù)優(yōu)化模型邊界條件的特殊性12</p><p>　　2.2.1 余熱鍋爐入口熱廢氣溫度12</p><p>　　2.2.2 燒結冷卻機熱廢氣工藝性波動條件12</p><p>　　2.2.3 主蒸汽溫度的波動幅度及副汽壓力的波動幅度13</p><p>　　2.2.

11、4 乏汽干度13</p><p>　　2.2.5 燒結礦冷卻終溫13</p><p>　　2.3 熱力參數(shù)優(yōu)化過程的結果13</p><p>　　2.3.1熱力參數(shù)動態(tài)優(yōu)化模型建立13</p><p>　　2.3.2蒸汽參數(shù)優(yōu)化過程15</p><p>　　2.4計算結果及優(yōu)化分析15</p>

12、<p>　　2.4.1主蒸汽溫度的優(yōu)化15</p><p>　　2.4.2主蒸汽壓力的優(yōu)化16</p><p>　　2.4.3窄點溫差的優(yōu)化16</p><p>　　2.4.4排汽干度的優(yōu)化17</p><p>　　2.4.5補汽壓力的優(yōu)化18</p><p>　　3 燒結余熱雙壓系統(tǒng)幾種結構的

13、優(yōu)化19</p><p>　　3.1雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無低壓過熱器的比較19</p><p>　　3. 2雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無低壓省煤器的比較20</p><p>　　3. 3雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無給水預熱器的比較23</p><p><b>　　結 論27</b></p><p>&l

14、t;b>　　參考文獻28</b></p><p><b>　　致 謝30</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　最近幾年，燒結余熱發(fā)電技術作為鋼鐵企業(yè)二次能源利用的核心技術受到國家的高度重視。在燒結余熱發(fā)電技術中，發(fā)電系統(tǒng)的經濟性、穩(wěn)定性、安全性是由發(fā)電系統(tǒng)熱力參數(shù)

15、配置的總體水平決定的，所以發(fā)電系統(tǒng)熱力參數(shù)的優(yōu)化是燒結余熱發(fā)電技術的核心。由于發(fā)電系統(tǒng)結構形式及熱力參數(shù)匹配方案變化眾多，熱力參數(shù)優(yōu)化過程中各變量之間的交聯(lián)關系復雜，到目前為止，設計人員對燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力參數(shù)的優(yōu)化方法還有不同認識，文章首先對熱力循環(huán)方案進行設定、設定余熱鍋爐結構，然后以燒結余熱發(fā)電雙壓循環(huán)熱力參數(shù)優(yōu)化過程為例，對發(fā)電系統(tǒng)熱力參數(shù)優(yōu)化模型、主蒸汽及副蒸汽實際做功過程修正模型、余熱鍋爐排煙溫度的優(yōu)化模型、排煙溫度的確定

16、等關鍵問題進行討論，為燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力參數(shù)的優(yōu)化提供了參考。</p><p><b>　　1 文獻綜述</b></p><p>　　1.1 燒結余熱發(fā)電的研究背景及意義</p><p>　　1.1.1 燒結余熱發(fā)電的研究背景</p><p>　　中國是目前世界上經濟發(fā)展最快的國家之一，能源是我國民經濟的重要物資基礎

17、之一。節(jié)約能源，降低能耗，是我國一項長期的基本國策。面對日益嚴峻的能源危機，各國在開發(fā)新的能源替代方式的同時，都在積極地研究節(jié)能技術。余熱鍋爐作為一種有效的節(jié)能設備在很多行業(yè)得到了廣泛的應用。人們在不斷追求更有效的節(jié)能技術的同時，也在不斷的改進余熱鍋爐以擴大其應用范圍，投入到新的領域中去。我國是世界鋼鐵生產大國，鋼的全年產量已超過4億噸接近5億噸，居世界第一。我國2006年全年出口鋼材4300.7萬噸，比上年增長109.58% ，也是全

18、球鋼鐵產品的出口大國。同時，鋼鐵產業(yè)作為一個高耗能、高污染的產業(yè)，也是節(jié)能減排的重點對象之一。</p><p>　　據統(tǒng)計，全國煉鐵系統(tǒng)能耗占鋼鐵工業(yè)總能耗高達69.41%，其中燒結工序能耗差不多占整個企業(yè)能耗的10%，是僅次于煉鐵的第二大耗能工序，燒結工序中有50%左右的熱能被燒結煙氣和冷卻機的廢氣帶走。除去熱風燒結、熱風點火、熱風保溫所用熱風之外，熱風還有大量剩余。據有關數(shù)據統(tǒng)計，我國燒結工序余熱利用率還不足

19、30%，與發(fā)達國家差距非常大，整個燒結工序能耗與先進國家差距也是非常大的。</p><p>　　燒結煙氣和冷卻機熱廢氣屬于中、低溫熱源，對其進行回收利用，提高熱回收率和經濟性是十分重要的。余熱利用有兩種方式：一是動力利用，即將熱能轉化為電或機械能；二是熱利用，即利用余熱來預熱、干燥、供熱、供暖等。</p><p>　　就現(xiàn)階段燒結機設計建造而言，若還是停留在不回收余熱或只是低效率生產蒸汽的

20、水平上，仍大量排放高溫廢氣或低壓蒸汽，這不僅是對大量可用能源的浪費，而且還會對環(huán)境造成熱污染。因此燒結企業(yè)必須開展燒結系統(tǒng)節(jié)能工作，建設燒結余熱電站，這樣既能有效提高企業(yè)自供電率，實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排，降耗增效，又能取得良好的社會效益、經濟效益和環(huán)境效益。</p><p>　　1.1.2 燒結余熱發(fā)電的研究意義</p><p>　　對于燒結余熱利用這種品位相對較低的余熱資源，系統(tǒng)可采用一種叫F

21、-85(Fluorino185)的有機介質循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(ORCS) 或油-氟利昂循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。由于F-85工質的沸點比水低，蒸發(fā)潛熱小和比容比水小(水的1/5)，所以發(fā)電效率高，在相同工況下，發(fā)電效率比蒸汽輪機高出10％～15％，ORCS機組的大型化使其在燒結余熱發(fā)電領域的應用成為可能。</p><p>　　我國重點鋼鐵企業(yè)的燒結工序能耗平均水平為64.83kgce，國內最好水平為 54.68 kgce，最差為8

22、9.87 kgce，國內企業(yè)之間差距較大。而且國內先進水平與國外先進水平相比，能耗高7.2％，差距也較大。由于各廠配料不同，采用的工藝不同，燒結機建設水平不同，煙氣和廢氣的具體參數(shù)的差別較大。在一般鋼鐵企業(yè)燒結廠、燒結機主煙道煙氣余熱占燒結工序能耗的l3％～23％左右，冷卻機(環(huán)冷機、帶冷機)廢氣余熱占燒結工序能耗的19％～35％，兩者之和高達50％。這部分余熱利用潛力是很大的，理論和工程實踐證明，完全可以在保證燒結正常生產的前提下，利

23、用梯級取熱的方法將熱量重新分配，提高廢氣余熱品位和利用價值，回收燒結廠廢氣余熱用于發(fā)電，而且是經濟可行的。</p><p>　　以前國內只有部分較大型的燒結廠設置了余熱回收系統(tǒng)，且都沒有將回收的蒸汽用于發(fā)電。后來太鋼、興澄特鋼、馬鋼等建了飽和蒸汽發(fā)電機組，但由于飽和蒸汽發(fā)電汽耗很高，裝機容量均不大。</p><p>　　燒結余熱回收是節(jié)約能源，加強二次能源的回收利用的重要手段并且也是最有效

24、措施。采用多種回收利用方式，提高熱循環(huán)利用率。燒結余熱回收系統(tǒng)對節(jié)約資源，改善生產條件，加強環(huán)境保護起到積極作用，同時可降低燒結生產成本，給企業(yè)帶來良好的經濟效益。為發(fā)展清潔型、節(jié)能型、效益型企業(yè)提供保證條件。</p><p>　　燒結余熱回收發(fā)電是鋼鐵企業(yè)開展節(jié)能減排、降耗增效的有效措施，同時也是鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)循環(huán)經濟的必由之路。鋼鐵產業(yè)作為一個高耗能、高污染的產業(yè)，是節(jié)能減排項目中潛力最大的行業(yè)之一，在我國目前

25、這種日益緊張的能源電力供應狀態(tài)下，應該主動承擔起節(jié)能降耗的責任，盡早實施燒結余熱回收(發(fā)電) 工程，與企業(yè)實現(xiàn)互利共贏。</p><p>　　熱力學第一定律講的是能量守恒，即在能量的轉移和轉換過程中，總量保持不變。對于燒結余熱發(fā)電來講，就是只有通過獲得更多的熱量才可能獲得更多的余熱發(fā)電量。熱力學第二定律講的是能量在轉換過程中質的差別，具體表現(xiàn)為能量轉換的方向性以及一種能量轉換成另外一種能量的能力。對于燒結余熱發(fā)電

26、來講，指的是只有用較高溫度的廢氣才可能生產較高參數(shù)的主蒸汽，來獲得較高的余熱發(fā)電能力。為了獲得最大的余熱發(fā)電量，燒結余熱發(fā)電應該采取的措施是：用較高溫度的廢氣生產較高參數(shù)的主蒸汽，然后再用較低參數(shù)的廢氣生產較低參數(shù)的低壓蒸汽或熱水。</p><p>　　因此，在考慮到投資成本與實際需要，我們應當優(yōu)化燒結雙壓余熱鍋爐的蒸汽參數(shù)，實現(xiàn)余熱資源的最大化利用。</p><p>　　圖1 燒結余熱雙

27、壓發(fā)電系統(tǒng)工藝流程</p><p>　　1 燒結礦冷卻機　2 廢氣收集裝置　3 雙壓余熱鍋爐　4 蒸汽輪機</p><p>　　5 發(fā)電機　6 凝汽器　7 循環(huán)水泵 8 冷卻塔　9 凝結水泵　10除氧器</p><p>　　11 低壓給水泵　12 高壓給水泵　13 引風機 14 補水泵</p><p>　　1.2 燒結余熱發(fā)電的國內外研究

28、現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 國外研究現(xiàn)狀</p><p>　　國外對燒結余熱回收利用的研究起步較早，特別是能源十分匾乏的日本，對燒結余熱利用技術的研究與開發(fā)取得了很好的成績。世界上最早利用冷卻機廢氣產生蒸汽用于發(fā)電的是日本鋼管公司的扇島廠和福山廠，其余熱回收方式是在環(huán)冷機高溫段鼓入100℃的循環(huán)空氣，該部分空氣經環(huán)冷機后溫度可達350℃，再經過余熱鍋爐產生1.4MPa的蒸汽用于發(fā)

29、電。表1是日本部分燒結廠余熱回收系統(tǒng)情況(八十年代中期)，日本燒結廠的余熱回收技術就已經應用得比較廣泛，其中冷卻機排氣利用的普及率達到57%，而燒結機廢氣利用的普及率為26%。目前，日本燒結廠的余熱回收技術從用途來看，可分為用于預熱混和料，用于點火保溫，用于產生蒸汽以及用于壓差發(fā)電等幾種。在用余熱產生蒸汽的工廠中，冷卻機廢氣余熱回收量最高的是日本住友公司的小倉廠，其平均回收率為104.3kg蒸汽/t燒結礦，壓力為0.883～1.275M

30、Pa，溫度為273℃，燒結機廢氣余熱回收是新日鐵公司的大分2號機為最好，平均回收蒸汽為32.8kg/t燒結礦，壓力為0.98MPa，溫度為213℃。 </p><p>　　表1 日本部分燒結廠余熱回收系統(tǒng)</p><p>　　前蘇聯(lián)馬凱耶夫鋼鐵廠燒結車間利用點火后料層表面的輻射熱加熱空氣，進行燒結料層表面熱處理，即利用點火表面余熱進行熱風燒結。該方法既可改善表層燒結礦的質量，又可利用換熱器

31、的熱空氣(300～400℃)進行熱風燒結，節(jié)省固體燃料2.56%。德國蒂森鋼鐵公司施韋爾根廠利用冷卻機廢氣余熱預熱燒結點火助燃空氣。具體做法是在3號燒結機的卸礦處和冷卻機排氣罩上裝有三級循環(huán)冷卻器，出口與電除塵相連，除塵器的氣流量為285000/m3，平均溫度為200℃，粉塵含量低于30mg/m3。該冷卻機排出的廢氣通過風管進入2、3和4號燒結機點火器作助燃空氣用，每臺燒結機可節(jié)約熱量平均為30MJ/t燒結礦，整個系統(tǒng)回收的總熱量為40

32、GJ/t燒結礦。</p><p>　　1.2.2 國內研究現(xiàn)狀</p><p>　　目前，國內燒結廠的余熱回收利用途徑大不相同，有用于點火保溫爐作助燃空氣和精礦解凍的，有用于熱風燒結和小球團燒結干燥的，也有用于生產熱水供浴室、采暖、生石灰消化和加入混合機的，但更多的是通過余熱鍋爐生產蒸汽，送入管網或發(fā)電，以獲取更大的經濟效益。</p><p>　　國內包鋼、萊鋼等在

33、燒結廠應用了熱風燒結技術，即將預先加熱的空氣抽入料層進行燒結。熱風燒結有以下好處：</p><p>　　1. 于熱風帶入部分物理熱，可大幅度節(jié)約固體燃料；</p><p>　　2. 燒結料層的溫度分布均勻，克服了上層熱量不足的缺點；</p><p>　　3. 由于固體燃料用量減少，燒結氣氛得到改善；</p><p>　　4. 由于抽入熱風，料

34、層受高溫作用的時間較長和冷卻速度緩慢，有利于液相的生成和液相數(shù)量的增加，有利于晶體的析出和長大，各種礦物結晶較完全，減少急冷而引起的內應力；</p><p>　　5. 熱風燒結改善了上層燒結礦質量，有利于提高燒結礦的成品率。熱風燒結所用固體燃料減少，由燃料帶入的灰份降低了，燒結礦氧氣含量也相應降低，燒結礦的TFe品位升高。熱管技術是近年來發(fā)展起來的一項余熱回收利用新技術。它的主要特點是利用氣化相變傳熱，傳熱效率高

35、，性能可靠，投資回收期短。為了有效的利用帶冷余熱，南京化工學院熱管技術開發(fā)中心與武鋼一燒合作，在武鋼一燒4號帶冷機上設計安裝了一套熱管蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，生產低壓蒸汽，其蒸汽替代熱力廠來的蒸汽用于預熱燒結混合料，以提高燒結礦產量。該系統(tǒng)投運后，運行安全可靠，達到了設計能力，產汽量達4～5噸，每噸燒結礦產汽50～60kg，蒸汽壓力為0.4～0.5MPa。采用熱管技術回收燒結工序的余熱產生蒸汽系統(tǒng)經馬鋼二燒、梅山冶金公司燒結廠、武鋼一燒、安陽鋼鐵

36、公司燒結廠及攀鋼燒結廠等廠的投運，均取得了令人滿意的效果。熱管余熱蒸汽發(fā)生系統(tǒng)用于燒結廢氣的余熱回收具有獨特的優(yōu)點，節(jié)能效果顯著，經濟效益良好，具有重要的推廣價值和應用前景。</p><p>　　寶鋼的能源消耗在全國重點鋼鐵企業(yè)中是最低的，目前余能余熱回收率約在45%左右，已跨入世界能耗的一流水平行列。燒結工藝中，一期工程一號燒結機采用環(huán)冷機熱風預熱煤氣裝置，將環(huán)冷機產生的部分廢氣用作點火爐和保溫爐的助燃風，以降

37、低焦爐煤氣的消耗量。二號燒結機投產后，自行開發(fā)了主排風煙氣廢熱和環(huán)冷機燒結礦顯熱回收裝置，與余熱鍋爐連接產生蒸汽，參與全廠蒸汽平衡。該裝置每小時能生產過熱蒸汽56.6～80.2t，即每噸燒結礦能產蒸汽90.5～128.3kg。</p><p>　　鞍鋼作為大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，截止到1992年，鞍鋼新燒結分廠的全部冷卻廢氣的余熱都得到回收利用，其技術達到世界先進水平。環(huán)冷機一段(中溫)廢氣用于余熱鍋爐生產蒸汽，每小時

38、產蒸汽7～10t，環(huán)冷機二段(低溫)廢氣分別用于循環(huán)燒結和代替天然氣解凍原料，前者可降低固體燃料消耗10%～15%，后者每年節(jié)省600萬m3天然氣。1999年鞍山熱能院在鞍鋼燒結廠三燒車間改造工程中為1號和4號燒結帶冷機設計并安裝了翅片管式余熱鍋爐，獲得的過熱蒸汽溫度為160～250℃，過熱蒸汽壓力為0.3～0.7MPa。</p><p>　　利用燒結帶冷機余熱發(fā)電，是一種節(jié)能方式轉變的大膽嘗試。馬鋼燒結帶冷余熱

39、發(fā)電系統(tǒng)是中國第一套利用燒結冷卻機余熱發(fā)電的系統(tǒng)，旨在回收馬鋼2臺300m3燒結機帶冷煙氣余熱進行蒸汽動力發(fā)電，將煙氣余熱轉變?yōu)殡娔埽畲笙薅鹊陌l(fā)揮余熱利用效果。燒結帶冷機煙罩出口的360℃～395℃煙氣從余熱鍋爐頂部進入鍋爐(過熱器、蒸發(fā)器和省煤器)進行熱交換，煙氣溫度降至160℃后可直接排放，也可再由循環(huán)風機將部分煙氣(最大約60%)經煙道返回帶冷機循環(huán)冷卻燒結礦使用。每臺余熱鍋爐配一臺引風機。余熱鍋爐產生的過熱蒸汽推動汽輪發(fā)電機組

40、發(fā)電。</p><p>　　近幾年隨著純低溫余熱發(fā)電技術發(fā)展和在國內的推廣應用，作為其主要設備的純低溫余熱鍋爐受到哈鍋、杭鍋等主要鍋爐廠家的高度重視。目前各廠家開發(fā)設計的余熱鍋爐主要用于日產1200t/d、2500t/d、5000t/d水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)，從國內已投運的幾套2500t/d、5000t/d窯配套余熱鍋。爐的運行的實踐看，尚存在一些問題需要不斷改進和完善。</p><p>　　

41、以前國內只有部分較大型的燒結廠設置了余熱回收系統(tǒng)，且都沒有將回收的蒸汽用于發(fā)電。后來太鋼、興澄特鋼建了飽和蒸汽發(fā)電機組，但由于飽和蒸汽發(fā)電汽耗很高，裝機容量均不大。</p><p>　　2004年9月1日，馬鋼第二煉鐵總廠在兩臺300m2燒結機上開工建設了國內第一套余熱發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)于2005年9月6日并網發(fā)電。廢氣鍋爐采用臥式自然循環(huán)汽包爐，汽輪發(fā)電機組采用多級-沖動-混壓-凝汽式。2006年全年累計發(fā)電61

42、00.51萬千瓦·時，產生經濟效益2367萬元。節(jié)約標煤t/a，意味著每年減少排放CO2約8萬噸，SO2約300噸，具有很好的社會效益和環(huán)境效益。該余熱電站采用了自然循環(huán)廢氣鍋爐，煙風系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)綜合了熱風循環(huán)技術、閃蒸余熱發(fā)電技術和汽輪機補汽技術，能很好地適應燒結余熱電站出力波動性較大的特性，使余熱電站在燒結機運行參數(shù)經常調整的情況下也能夠長期穩(wěn)定運行。</p><p>　　濟鋼第二燒結廠320m2

43、燒結機余熱發(fā)電工程于2006年5月開工，2007年3月27日完成168小時試運行，系統(tǒng)運轉逐漸趨于穩(wěn)定。該燒結機余熱發(fā)電工程在煙風系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)中采用了熱風循環(huán)技術和汽輪機雙壓補汽技術，用一臺 Q390/400-36.4(10.4)—2.06(0.39)/375(141.1)型號的雙壓余熱鍋爐和一臺NZ9.0—2.0/(0.4)+QFW-10-2A補汽凝汽式汽輪發(fā)電機組，設計發(fā)電能力8200千瓦，日發(fā)電量可達15104 千瓦·

44、時，能負擔燒結廠35%～40%的用電量。</p><p>　　另外昆鋼三燒、昆鋼集團玉溪新興鋼鐵廠燒結余熱電站也于近期投入運行，國內還有多個燒結余熱電站正在建設當中。</p><p>　　1.2.3 存在問題</p><p>　　燒結余熱發(fā)電技術至今還為完全成熟，主要由以下三個主要問題：</p><p>　　品質整體較低，低溫部分所占比例大&

45、lt;/p><p>　　隨著燒結礦冷卻過程的進行，帶冷機煙囪排出的廢氣溫度逐漸降低，煙氣溫度從450℃逐漸降低到150℃以下，如圖2所示。高溫部分溫度在300～450℃之間，我們的測量結果，這部分廢氣占整個廢氣量的30 %～40 %，低于300℃的廢氣量占所有冷卻廢氣量的60 %以上。整體來講燒結余熱屬于中低品質熱源，且低品質所占比例較大。</p><p>　　圖2 燒結礦冷卻過程中廢氣溫度分

46、布</p><p><b>　　煙溫波動幅度較大</b></p><p>　　燒結生產中，隨著燒結礦在燒結機上的燒成情況不同，其冷卻過程中產生的廢氣溫度也不同。燒結礦欠燒時，冷卻過程中產生的廢氣溫度高，過燒時，冷卻過程產生的廢氣溫度低。以濟鋼第二燒結廠320m2為例，余熱回收段廢氣溫度最高能達到520℃，最低時只有280℃。如此大范圍的溫度波動給利用燒結余熱發(fā)電帶來了

47、很大的困難，繼而煙氣溫度變化頻繁，致使汽輪發(fā)電機組頻繁啟動，這是燒結余熱發(fā)電設計過程中要重點解決的問題。</p><p>　　熱熱源的連續(xù)性難以保證</p><p>　　熱源的連續(xù)性是對余熱進行有效回收的必要條件。燒結余熱主要來自熱燒結礦所攜帶的物理顯熱，只有當煙氣回收段連續(xù)不斷的有燒結礦通過時，燒結余熱才能成為一種連續(xù)的熱源。若燒結礦物流中斷，整個余熱回收系統(tǒng)的熱源也就中斷了。在燒結生產

48、中由于設備運行的不穩(wěn)定性，短時間的停機很難避免，燒結礦物流的中斷是經常出現(xiàn)的情況，所以燒結余熱熱源的連續(xù)性難以保證。同時春冬季節(jié)環(huán)境溫度低引起燒結煙氣溫度低，余熱鍋爐產生的過熱蒸汽溫度達不到汽輪機要求的最低進汽溫度而被迫停機，使燒結余熱得不到充分利用。</p><p>　　1.2.4 發(fā)展趨勢</p><p>　　鋼鐵企業(yè)燒結余熱發(fā)電成為目前業(yè)界普遍認可的的節(jié)能減排的渠道之一?！丁笆濉?/p>

49、節(jié)能減排綜合性工作方案》指出到2015年，國內工業(yè)鍋爐、窯爐平均運行效率比2010年分別提高5個和2個百分點，電機系統(tǒng)運行效率提高2～3個百分點，新增余熱余壓發(fā)電能力2000萬千瓦。而鋼鐵工業(yè)是我國重點的耗能大戶，總能耗約占全國總能耗量的15%左右，鋼鐵生產工藝流程長，工序多，且主要以高溫冶煉、加工為主，生產過程中產生大量余熱能源，主要來自燒結機煙氣顯熱、紅焦顯熱、轉爐煙氣及加熱爐爐底的余熱回收裝置等，各種余熱資源約占全部生產能耗的68

50、%。鋼鐵行業(yè)余熱發(fā)電則將是一個大蛋糕，十二五將迎來發(fā)展期。</p><p>　　目前，很大部分鋼鐵公司已經建立鋼鐵企業(yè)的獨立的能源管理中心(如武鋼、 攀鋼、鞍鋼等)。企業(yè)能源中心的建立有利于全廠余熱資源的統(tǒng)一調配，并且已將燒結余熱回收產生的過熱蒸汽或飽和蒸汽供給自備電廠或附近的高爐煤氣電站用于發(fā)電，將系統(tǒng)產生的低壓飽和蒸汽供給廠區(qū)低壓蒸汽管網，參與全廠蒸汽平衡將成為目前和以后燒結余熱發(fā)電的指導思想之一。在全國能源

51、資源日益緊張的嚴峻形勢下，根據國家產業(yè)政策加強高耗能產業(yè)的節(jié)能工作，淘汰落后產能，實行企業(yè)節(jié)能技術改造項目“以獎代補”新機制，將促進更多的鋼鐵企業(yè)淘汰效率低下的產蒸汽設備，新上高效的換熱設備，在滿足工藝用熱的前提下建設余熱發(fā)電系統(tǒng)。近幾年，隨著雙壓、閃蒸發(fā)電和補汽蒸汽式汽輪機在技術上獲得突破，燒結余熱發(fā)電技術已逐漸進入成熟階段，同時其在節(jié)能環(huán)保、減少污染排放、經濟效益等方面的顯著優(yōu)勢使得其發(fā)展迅速。</p><p&g

52、t;　　1.3 課題研究方法及研究內容</p><p>　　1.3.1 研究內容</p><p>　　1. 熱雙壓發(fā)電系統(tǒng)煙氣參數(shù)優(yōu)化選取</p><p>　　通過對以往國內外燒結余熱發(fā)電技術及系統(tǒng)流程，對不同工況下燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量進行理論計算和比較，同時考慮生產設備及運行限制因素，對燒結余熱煙氣參數(shù)進行了優(yōu)化選取并繪圖分析。</p><

53、p>　　2. 余熱雙壓發(fā)電系統(tǒng)蒸汽參數(shù)選取</p><p>　　深入了解燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)，通過建立燒結余熱發(fā)電雙壓系統(tǒng)的熱力模型建立，計算分析了主蒸汽溫度、主蒸汽壓力、低壓蒸汽溫度和壓力等關鍵參數(shù)的優(yōu)化選取并繪圖分析。</p><p>　　3. 余熱雙壓發(fā)電系統(tǒng)幾種結構的優(yōu)化</p><p>　　通過鍋爐熱平衡計算，兼顧安全性，分別比較雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無

54、低壓過熱器、雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無低壓省煤器、雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無給水預熱器的余熱鍋爐有效利用率的比較，確定適合燒結余熱發(fā)電雙壓循環(huán)系統(tǒng)最佳結構組合和配比。</p><p><b>　　1.3.2研究方法</b></p><p>　　課題研究主要是開展應用基礎研究，理論與實踐相結合，論文是根據濟鋼第二燒結廠320m2燒結機余熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化研究，通過查閱相關文獻及技術資料

55、，結合自身所學燒結余熱鍋爐的相關理論，了解燒結余熱雙壓發(fā)電循環(huán)系統(tǒng)當前發(fā)展概況，并以此為基礎對系統(tǒng)的的主蒸汽參數(shù)、主蒸汽壓力、排煙溫度等關鍵參數(shù)進行優(yōu)化，同時在此優(yōu)化方案的基礎上提出以余熱有效利用率(即單位進口煙氣熱量發(fā)電功率) 來評價余熱發(fā)電系統(tǒng)的效率。</p><p>　　1.4 課題預期目標</p><p>　　通過課題的研究，得出燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)雙壓循環(huán)熱力參數(shù)優(yōu)化方案。同時，通過

56、大量科技文獻的閱讀和對專業(yè)知識的深入思考，使學生掌握燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)雙壓循環(huán)熱力參數(shù)優(yōu)化的過程，夯實學生的理論基礎，提高分析和解決工程實際問題的能力；通過對文章的整理和圖標的制作，豐富了軟件的知識；通過對英文文獻的翻譯，提高專業(yè)英語水平，為學生參加工作打下堅實的基礎。</p><p>　　2 燒結余熱雙壓發(fā)電系統(tǒng)熱力參數(shù)優(yōu)化模型</p><p>　　2.1 熱力參數(shù)優(yōu)化的目標函數(shù)<

57、/p><p>　　噸礦燒結余熱發(fā)電量是目前衡量燒結余熱發(fā)電水平技術指標常用的一個指標。該指標綜合體現(xiàn)了燒結生產過程和余熱發(fā)電系統(tǒng)的性能，但沒有考慮燒結礦的形成熱、臺車上燒結礦層厚度、燒結礦冷卻過程產生的煙氣溫度及煙氣量等因素對發(fā)電量的影響。對于上述不同因素的余熱發(fā)電系統(tǒng)，噸燒結礦余熱發(fā)電量作為各系統(tǒng)的比較標準不夠準確，而且該指標不能體現(xiàn)不同生產線配套的余熱發(fā)電系統(tǒng)各部分的性能差異，從而確定系統(tǒng)改進和優(yōu)化的方向。<

58、;/p><p>　　本文以質量平衡與能量平衡方程為基礎，建立了相應的燒結余熱發(fā)電雙壓系統(tǒng)熱力計算模型，并提出以余熱有效利用率(即單位進口煙氣熱量發(fā)電功率) 來評價余熱發(fā)電系統(tǒng)的效率。余熱有效利用率定義為余熱發(fā)電量與冷卻機余熱鍋爐進口煙氣總熱量的比值，計算過程如下：</p><p><b>　　單位進口煙氣熱量：</b></p><p>　　…………

59、……………………(1) </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　— 為余熱鍋爐進口煙氣總熱量，；</p><p>　　— 為余熱鍋爐進口煙氣總熱量，；</p><p>　　— 為進口煙氣密度，；</p><p>　　—為進口工況煙氣量，； </p>

60、<p>　　—為進口煙氣焓值，。</p><p><b>　　余熱發(fā)電功率：</b></p><p><b>　　…(2)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—為汽輪機發(fā)電功率，kW；</p><p>　　

61、—為主蒸汽量，t/h；</p><p>　　—為主蒸汽進汽焓，；</p><p>　　—為汽輪機排汽焓，；</p><p>　　—為補汽量，t/h；</p><p><b>　　—為補汽進汽焓，；</b></p><p>　　—為汽輪機主蒸汽做功效率，%；</p><p>

62、　　—為汽輪機補汽做功功率，%；</p><p><b>　　—為發(fā)電機效率，%</b></p><p><b>　　余熱有效利用率：</b></p><p>　　…………………………………(3)</p><p>　　余熱有效利用率消除燒結礦形成熱、余熱煙氣溫度及煙氣量等因素對發(fā)電量的影響，可用于不

63、同余熱發(fā)電系統(tǒng)之間的性能對比。</p><p>　　2.2 燒結余熱發(fā)電熱力參數(shù)優(yōu)化模型邊界條件的特殊性</p><p>　　正確設置燒結余熱發(fā)電熱力參數(shù)動態(tài)優(yōu)化模型的邊界條件是確保模型科學性的基礎，燒結余熱發(fā)電熱力參數(shù)優(yōu)化模型的邊界條件具有很大的特殊性，下面從四個方面進行討論。</p><p>　　2.2.1 余熱鍋爐入口熱廢氣溫度</p><

64、p>　　在傳統(tǒng)的低溫余熱發(fā)電熱力參數(shù)優(yōu)化過程中，余熱鍋爐入口熱廢氣溫度均按定值處理，由于燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)采用了廢氣循環(huán)的方案，余熱鍋爐入口的熱廢氣溫度與余熱鍋爐結構自身及熱力參數(shù)配置本身產生了復雜的關聯(lián)關系，其關聯(lián)方式為，當余熱鍋爐自身結構及熱力參數(shù)發(fā)生變化時，余熱鍋爐排煙溫度隨之變化，即循環(huán)廢氣的溫度隨之發(fā)生變化，最終導致冷卻機出口熱廢氣溫度的變化，即余熱鍋爐入口熱廢氣溫度變化。余熱鍋爐排煙溫度與余熱鍋爐入口熱廢氣溫度之間的關聯(lián)

65、關系是非線性的，需要通過燒結冷卻機氣固換熱過程進行描述。因此，在燒結余熱發(fā)電熱力參數(shù)優(yōu)化過程中，余熱鍋爐入口熱廢氣溫度按定值處理是對發(fā)電系統(tǒng)設計基礎數(shù)據的錯誤引用，傳統(tǒng)熱力參數(shù)優(yōu)化模型對這一點的忽略，是造成燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)實際運行效果不佳的本質原因之一。</p><p>　　2.2.2 燒結冷卻機熱廢氣工藝性波動條件</p><p>　　燒結余熱發(fā)電的特殊性之一就是燒結冷卻機熱廢氣參數(shù)的工

66、藝性波動較嚴重，實測結果顯示：燒結冷卻機廢氣溫度波動幅度超過20℃的概率達50%，波動幅度超過30℃的概率仍高達28%。因此，燒結冷卻機熱廢氣工藝性波動的波幅及概率應作為熱力參數(shù)優(yōu)化過程中約束發(fā)電系統(tǒng)動態(tài)適應性的邊界條件。</p><p>　　2.2.3 主蒸汽溫度的波動幅度及副汽壓力的波動幅度</p><p>　　在發(fā)電系統(tǒng)中，蒸汽輪機要求主蒸汽溫度波動幅度一般小于20℃，補汽壓差要求的

67、副汽壓力的波動幅度不超過0.04Mpa，通過上述限制條件，可以分別反推出不同熱力參數(shù)配置方案下，引起發(fā)電系統(tǒng)非正常停機及引起補汽系統(tǒng)失效的入爐廢氣參數(shù)的最大允許波動限值，并用其中較大者與規(guī)定概率下的入爐熱廢氣參數(shù)的工藝性波動的波幅進行比較，從而對不同熱力參數(shù)配置方案進行實際穩(wěn)定性的定量評價。</p><p>　　2.2.4 乏汽干度</p><p>　　乏汽干度對汽輪機的安全性、汽輪機造價

68、、汽輪機相對內效率均有顯著影響，一般純低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)要求乏汽干度不低于0.86，由于燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)波動性較大，所以為了防止系統(tǒng)在低負荷時乏汽干度過低，乏汽干度設計值要求不低于0.88。</p><p>　　2.2.5 燒結礦冷卻終溫</p><p>　　燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)入爐廢氣溫度與廢氣循環(huán)方式有關，廢氣循環(huán)方案一般按下述原則確定：在保證基本冷卻效果的前提下，廢氣循環(huán)流量及溫度越大越好

69、。在燒結余熱發(fā)電熱力參數(shù)動態(tài)優(yōu)化模型中，上述邊界條件演化為：燒結礦冷卻終溫提高幅度不超過10℃。</p><p>　　2.3 熱力參數(shù)優(yōu)化過程的結果</p><p>　　2.3.1熱力參數(shù)動態(tài)優(yōu)化模型建立</p><p>　　根據燒結機雙壓余熱鍋爐中換熱量Q與溫度t的關系曲線如圖3所示。</p><p>　　其中： 熱端溫差： <

70、/p><p><b>　　窄點溫差： </b></p><p><b>　　接近點溫差：</b></p><p>　　圖3 雙壓余熱鍋爐換熱過程 T-Q 圖</p><p>　　根據能量和質量守恒,可以得出：</p><p>　　壓過熱器和蒸發(fā)器段的換熱方程為：</p&

71、gt;<p>　　……………… (4)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—為余熱鍋爐入口煙氣量,；</p><p>　　—為余熱鍋爐入口煙氣比焓, ；</p><p>　　—為中壓蒸發(fā)器出口煙氣比焓, ；</p><p>　　—為鍋爐的保熱系數(shù)，%；&

72、lt;/p><p>　　—為主蒸汽蒸發(fā)量，；</p><p>　　—為中壓過熱器出口比焓，；</p><p>　　—為中壓蒸發(fā)器飽和汽比焓，；</p><p>　　—為中壓蒸發(fā)器飽和水比焓，；</p><p>　　—為余熱鍋爐排污系數(shù)，%。</p><p>　　低壓過熱段的換熱方程：</p&g

73、t;<p>　　……………………………………(5)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—為低壓過熱器出口煙氣比焓，；</p><p>　　—為低壓蒸發(fā)器的蒸發(fā)量，；</p><p>　　—為低壓過熱器出口蒸汽比焓，；</p><p>　　—為低壓蒸發(fā)器飽

74、和汽比焓，。</p><p>　　中壓省煤器的換熱方程：</p><p>　　……………………………………(6)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—為低壓過熱器出口煙氣比焓，；</p><p>　　—為中壓省煤器出口給水比焓，；</p><p&g

75、t;　　—為低壓蒸發(fā)器飽和水比焓，。</p><p>　　低壓蒸發(fā)器的換熱方程：</p><p>　　………………………(7)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—為低壓蒸發(fā)器出口煙氣比焓，；</p><p>　　—為低壓蒸發(fā)器飽和蒸汽比焓，；</p>

76、<p>　　—為燒結機余熱鍋爐蒸發(fā)量，。</p><p>　　預加熱器的換熱方程：</p><p>　　……………………………(8)</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　—為預加熱器出口煙氣比焓，；</p><p>　　—為預加熱器出口水比焓，；</p&

77、gt;<p>　　—為余熱鍋爐給水比焓，。</p><p>　　2.3.2蒸汽參數(shù)優(yōu)化過程</p><p>　　以優(yōu)化選取的燒結余熱煙氣參數(shù)作為給定條件, 根據建立的雙壓熱力系統(tǒng)計算模型, 對余熱發(fā)電系統(tǒng)的蒸汽參數(shù)進行優(yōu)化分析。</p><p>　　為了簡化計算分析, 對余熱發(fā)電系統(tǒng)中相關參數(shù)假設如下：；；蒸汽管道壓降去0.1MPa；蒸汽管道溫降取10

78、℃；余熱鍋爐給水溫度為42℃；汽輪機排汽壓力取0.008MPa；；。余熱鍋爐內各段過熱器、蒸發(fā)器和省煤器之間的壓損、溫降、漏風系數(shù)忽略不計。</p><p>　　2.4計算結果及優(yōu)化分析</p><p>　　2.4.1主蒸汽溫度的優(yōu)化</p><p>　　在相同的工況條件下，雖然余熱鍋爐的蒸發(fā)量隨著主蒸汽溫度的降低而增加，但總體來看，主蒸汽溫度降低會導致汽輪機做功能

79、力降低，并使汽輪機的排汽干度降低，增加汽輪機汽耗率，并致余熱系統(tǒng)的發(fā)電功率不能增加。因此，在余熱鍋爐煙氣進口溫度溫度波動和傳熱端差許可的范圍內，同時考慮到余熱鍋爐經濟性的條件下，應盡量選取較高的主蒸汽溫度，即熱端溫差盡可能選的小些。</p><p>　　2.4.2主蒸汽壓力的優(yōu)化</p><p>　　主蒸汽壓力的優(yōu)化：在給定的假設條件下，并非主蒸汽壓力越高，整個系統(tǒng)余熱有效利用率就高，同樣

80、存在主蒸汽優(yōu)化問題。計算數(shù)據如圖 5：</p><p>　　圖4 P和T對余熱有效利用率的影響</p><p>　　由圖4可知，在相同的主蒸汽壓力條件下，冷卻機余熱鍋爐的進口煙氣溫度越高，系統(tǒng)的有效利用率就越高，進口煙氣進口煙氣溫度每提高20℃，余熱有效利用率增加約0.7%。在余熱鍋爐進口煙氣溫度為375℃同等工況下，主蒸汽從1.0MPa增加至3.0MPa，余熱有效利用率隨壓力提高先較快增

81、加，隨后變化漸緩，存在最佳主蒸汽壓力為1.9MPa。進口煙氣溫度不同，最佳主蒸汽壓力也不同，圖4中三個工況下，進口煙溫由高到低，汽最佳主蒸汽壓力分別為2.3MPa、1.9MPa和1.6MPa，最佳主蒸汽壓力也降低。</p><p>　　2.4.3窄點溫差的優(yōu)化</p><p>　　窄點溫差越小，在同等主蒸汽壓力下條件下，系統(tǒng)的余熱有效利用率就越高，同樣存在主蒸汽優(yōu)化問題。計算數(shù)據如圖 5：

82、</p><p><b>　　圖5 P和對的影響</b></p><p>　　由圖5可知，窄點溫差從20℃降至10℃，在余熱鍋爐主蒸汽壓力均為2.0MPa的工況下，余熱有效利用率由7.19%增加至7.66%。在窄點溫差相同的條件下，主蒸汽壓力由1.0MPa提高至3.0MPa，余熱有效利用率也隨之先快速增加后漸緩。窄點溫差分別為10℃、15℃和20℃時，最佳主蒸汽壓力分

83、別為2.2MPa、2.1MPa和1.9MPa。</p><p>　　2.4.4排汽干度的優(yōu)化</p><p>　　排汽干度對汽輪機的安全性、汽輪機造價、汽輪機相對內效率均有顯著影響，由于燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)波動性較大，所以為了防止系統(tǒng)在低負荷時乏汽干度過低，同樣存在主蒸汽優(yōu)化問題。計算數(shù)據如圖6：</p><p>　　圖6 排汽干度隨P的變化曲線圖</p>

84、<p>　　由圖6可知，在其他條件相同的工況下，隨著主蒸汽壓力增加，蒸汽過熱度降低，汽輪機的排汽干度隨之降低，對汽輪機末級葉片的安全性和經濟性不利。同時汽輪機的進汽比容減小，高壓葉片損失增加，汽輪機的內效率也降低。</p><p>　　綜合以上因素，當燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)的進口煙氣溫度較高時，為使系統(tǒng)的余熱有效利用率達到最大，適當提高主蒸汽壓力。而考慮到余熱鍋爐的經濟性，窄點溫差需要較高時，則可選取較低的

85、主蒸汽壓力。</p><p>　　2.4.5補汽壓力的優(yōu)化</p><p>　　圖7 對排煙溫度、余熱有效利用率的影響</p><p>　　由圖7可知，隨著冷卻機余熱鍋爐低壓蒸汽壓力的提高，冷卻機余熱鍋爐的排煙溫度隨之提高，而系統(tǒng)的余熱有效利用率則先增后減，最佳低壓蒸汽壓力為3.0MPa。</p><p>　　圖8 對余熱有效利用率的影響&l

86、t;/p><p>　　由圖8可知，低壓蒸汽溫度從160℃提高到210℃，系統(tǒng)的余熱有效利用率從7.211%增加到7.22%，略有增大。但一般低壓蒸汽的溫度選取受限于傳熱端差和窄點溫度，考慮到余熱鍋爐受熱面的經濟性，選取過大會影響系統(tǒng)的經濟性。</p><p>　　3 燒結余熱雙壓系統(tǒng)幾種結構的優(yōu)化</p><p>　　3.1雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無低壓過熱器的比較<

87、/p><p>　　對于有無低壓過熱器對各參數(shù)進行了比較，結果如下：</p><p>　　表2 有無低壓過熱器的參數(shù)比較</p><p>　　由表2可以看出，無過熱器時主汽蒸發(fā)量不變，低壓蒸發(fā)量增加。但是同時蒸汽品質提升，做工能力增加。經計算，最后得出余熱有效利用率比有過熱器時增加了0.9%左右，我們可以得出結論同樣參數(shù)的情況下，無過熱器時的余熱有效利用率比有過熱器時要高

88、。</p><p>　　說明：此時鍋爐受熱面結構布置為：</p><p>　　1. 中壓過熱器、中壓蒸發(fā)器、中壓省煤器、低壓過熱器、低壓蒸發(fā)器。</p><p>　　2. 中壓過熱器、中壓蒸發(fā)器、中壓省煤器、低壓蒸發(fā)器。</p><p>　　3. 2雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無低壓省煤器的比較</p><p>　　對于有無低壓

89、省煤器的各種情況進行了分析研究，具體情況如下：</p><p>　　以下幾種情況均是壓力為煙氣量均為40Nm3/h，入口煙氣均為375℃，2.06Mpa/0.39Mpa的計算結果。</p><p>　　熱端溫差25℃、窄點溫差20℃、接近點溫差10℃，汽輪機內效率0.78</p><p>　　表3 無給水預熱器時有無低壓省煤器的各項參數(shù)比較</p>&

90、lt;p>　　無省煤器與有省煤器相比較：低壓蒸發(fā)量增加了1.18 t/h，增加了11.1%。余熱有效利用率提高了0.43%。</p><p>　　表4 有給水預熱器時有無低壓省煤器的各項參數(shù)比較</p><p>　　無省煤器與有省煤器相比較：低壓蒸發(fā)量增加了1.18 t/h，增加了11.1%。余熱有效利用率提高了0.38%。</p><p>　　結論：此種情況

91、下，無論有無給水預熱器，無低壓省煤器的結構均比有低壓省煤器的結構低壓蒸發(fā)量高11.1％左右，發(fā)電量高0.4％左右，同時排煙溫度高6℃左右。若只為提高余熱有效利用率，不考慮部門煙氣循環(huán)，則無低壓省煤器的優(yōu)于有低壓省煤器的情況。</p><p>　　2. 汽輪機內主氣壓力降至0.4305Mpa、副氣壓力在0.4705Mpa進入汽輪機，在0.4505Mpa(副氣壓力高于主氣壓力0.04Mpa，混合取壓力各變化0.02M

92、pa)壓力下混合過程：</p><p>　　表5 無給水預熱器時有無低壓省煤器的各項參數(shù)比較</p><p>　　無省煤器與有省煤器相比較，低壓蒸發(fā)量提高了1.18t/h，余熱有效利用率提高了0.2 %。</p><p>　　表6 有給水預熱器時有無低壓省煤器的各項參數(shù)比較</p><p>　　無省煤器與有省煤器相比較，低壓蒸發(fā)量提高了1.1

93、8t/h，余熱有效利用率高提高0.3%。</p><p>　　結論：此種情況下，無論有無給水預熱器，無低壓省煤器的結構均比有低壓省煤器的結構低壓蒸發(fā)量高1.18 t/h，余熱有效利用率提高0.3%左右，同時排煙溫度高6℃左右。若只為提高年發(fā)電量，不考慮部分煙氣循環(huán)，則無低壓省煤器的優(yōu)于有低壓省煤器的情況，同時也說明了，只改變副氣壓力對系統(tǒng)的比較沒有影響。</p><p>　　3. 熱端溫差

94、30℃，窄點溫差20℃，接近點溫差20℃，汽輪機內效率0.78</p><p>　　表7 無給水預熱器時有無低壓省煤器的各項參數(shù)比較</p><p>　　無省煤器的比有省煤器：低壓蒸發(fā)量降低了0.25t/h，降低了2.2%。余熱有效利用率降低0.3%。</p><p>　　無省煤器的比有省煤器：低壓蒸發(fā)量降低了0.25t/h，降低了2.2%。余熱有效利用率降低了0.

95、34 %。</p><p>　　結論：經過修正重要參數(shù)(熱端溫差、接近點溫差、窄點溫差)之后的各項參數(shù)和原來的結果正好相反，無論有無給水預熱器無低壓省煤器的情況與有低壓省</p><p>　　表8 有給水預熱器時有無低壓省煤器的各項參數(shù)比較</p><p>　　煤器時進行比較，低壓蒸發(fā)量降低了2.2％，同時余熱有效利用率降低了大約0.3%左右。這樣看來，就非常有必要

96、去考慮是否布置低壓省煤器，同時必須考慮布置低壓省煤器的物理意義(低壓省煤器的煙溫降幅太低，布置低壓省煤器的意義就不大)。</p><p>　　4. 實際熵增過程，同時汽輪機內主氣壓力降至0.4305Mpa、副氣壓力在0.4705Mpa進入汽輪機，在0.4505Mpa(副氣壓力高于主氣壓力0.04Mpa，混合取壓力各變化0.02Mpa)壓力下混合過程：(全部修正)</p><p>　　表9

97、無給水預熱器時有無低壓省煤器的各項參數(shù)比較</p><p>　　無省煤器的比有省煤器的：低壓蒸汽量少輸出0.248 t/h，每年少輸出19.5萬kW.h，發(fā)電量降低了0.3%。</p><p>　　表10 有給水預熱器時有無低壓省煤器的各項參數(shù)比較</p><p>　　無省煤器的比有省煤器的：低壓蒸汽量少輸出0.248 t/h，余熱有效利用率降低了大約0.3%。&l

98、t;/p><p>　　結論：根據上述的計算結果，我們得出，熵增的修正對有無低壓省煤器原來的規(guī)律沒有影響。這里也充分說明了，系統(tǒng)運行中重要參數(shù)對整個循環(huán)的效率的影響和優(yōu)化熱力參數(shù)的重要性。</p><p>　　3雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無給水預熱器的比較</p><p>　　燒結余熱雙壓發(fā)電系統(tǒng)在有、無給水預熱器如圖9、10所示：</p><p>　　圖

99、9 改進前燒結余熱熱力系統(tǒng)流程圖</p><p>　　圖10 改進后燒結余熱熱力系統(tǒng)流程圖</p><p>　　首先我們理解給水預熱器的含義，顧名思義就是將給水進行加熱的一種設備，熱源來源于廢氣。它的位置在除氧器之前，就是將20℃左右的給水進行加熱，提高至40℃左右進入除氧器，這樣可以降低除氧器從蒸汽中熱源的獲取，所以給水預熱器作用：</p><p>　　1. 可以

100、降低排煙溫度，提高余熱回收率。</p><p>　　2. 可以增加做功的蒸汽量，從而提高最終年發(fā)電量。還有一點我們需要注意，加上給水預熱器之后，排煙溫度降低。如果我們利用部分煙風循環(huán)的話，勢必會影響煙風循環(huán)量，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。</p><p>　　所以，如果不采用煙風循環(huán)的系統(tǒng)我們利用給水預熱器的效果會遠遠優(yōu)于無給水預熱器的效果。但是如果我們采用煙風循環(huán)的話，我們必須充分考慮系統(tǒng)才

101、能作出說明。</p><p>　　1) 熱端溫差25℃、窄點溫差20℃、接近點溫差10℃，汽輪機內效率0.78(未修正熵增過程)。</p><p>　　表11 有低壓省煤器時有無給水預熱器對各參數(shù)的影響</p><p>　　有給水預熱器與無給水預熱器相比較，余熱有效利用率提高了0.57%，同時排煙溫度降低了18.68℃。</p><p>　　

102、表12 無低壓省煤器時有無給水預熱器對各參數(shù)的影響</p><p>　　有給水預熱器與無給水預熱器相比較，余熱有效利用率提高了0.58％。排煙溫度降低了19.2℃。</p><p>　　2) 汽輪機內主氣壓力降至0.4305Mpa、副氣壓力在0.4705Mpa進入汽輪機，在0.4505Mpa(副氣壓力高于主氣壓力0.04Mpa，混合取壓力各變化0.02Mpa)壓力下混合過程：</p&

103、gt;<p>　　表13 有低壓省煤器時有無給水預熱器對各參數(shù)的影響</p><p>　　有給水預熱器與無給水預熱器相比較， 余熱有效利用率提高了0.48％。排煙溫度降低了18.68℃。</p><p>　　表14 無低壓省煤器時有無給水預熱器對各參數(shù)的影響</p><p>　　有給水預熱器與無給水預熱器相比較，余熱有效利用率提高了0.46％，同時排煙

104、溫度降低了19.2℃。</p><p>　　3) 熱端溫差30℃，窄點溫差20℃，接近點溫差20℃，汽輪機內效率0.78(未修正實際熵增過程)。</p><p>　　表15 有低壓省煤器時有無給水預熱器對各參數(shù)的影響</p><p>　　有給水預熱器與無給水預熱器相比較，余熱有效利用率提高了0.4％。排煙溫度降低了19.25℃。</p><p&g

105、t;　　表16 無低壓省煤器時有無給水預熱器對各參數(shù)的影響</p><p>　　有給水預熱器與無給水預熱器相比較，余熱有效利用率提高了0.41％。排煙溫度降低了19.13℃。</p><p>　　4) 實際熵增過程，同時汽輪機內主氣壓力降至0.4305Mpa、副氣壓力在0.4705Mpa進入汽輪機，在0.4505Mpa(副氣壓力高于主氣壓力0.04Mpa，混合取壓力各變化0.02Mpa)壓

106、力下混合過程：(全部修正)</p><p>　　表17 有低壓省煤器時有無給水預熱器對各參數(shù)的影響</p><p>　　有給水預熱器與無給水預熱器相比較，余熱有效利用率提高了0.44％。排煙溫度降低了19.23℃。</p><p>　　表18 無低壓省煤器時有無給水預熱器對各參數(shù)的影響</p><p>　　有給水預熱器與無給水預熱器相比較，余

107、熱有效利用率提高了0.43％。排煙溫度降低了19.13℃。</p><p>　　圖11 系統(tǒng)改進前后對余熱利用率的比較</p><p>　　由表10～18，我們可以看出無論是有無低壓省煤器的結構，有給水預熱器時，排煙溫度都降低了19℃左右；余熱有效利用率提高了0.45％左右。所以在不需要煙風循環(huán)時，加給水預熱器是相當必要的。 </p><p><b>　　

108、結 論</b></p><p>　　1. 根據燒結余熱資源特性，設計燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)的難點在于如何在大范圍的溫度波動下合理高效地利用廢氣余熱。綜觀國內外燒結余熱發(fā)電工程，雙壓熱力系統(tǒng)因遵循了能量梯級利用原則，其熱能利用效率更高。在此基礎上采用余熱有效利用率指標能更準確地評價燒結余熱發(fā)電雙壓系統(tǒng)的性能，從而確定燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)改進和優(yōu)化的方向。</p><p>　　2. 燒

109、結余熱煙氣參數(shù)存在一個優(yōu)化選取過程,燒結機尾部余熱煙氣量的選取主要受限于主煙道煙氣的酸露點和尾部幾個風箱的風溫,本項目冷卻機余熱煙氣量采用均等法或者不均等法，對系統(tǒng)的發(fā)電量影響不大。</p><p>　　3. 分析熱端溫差、節(jié)點溫差及接近點溫差對主蒸汽壓力參數(shù)優(yōu)化設計及系統(tǒng)余熱有效利用率的影響得出，熱端溫差和接近點溫差對系統(tǒng)發(fā)電功率的影響較小, 而節(jié)點溫差對系統(tǒng)發(fā)電功率的影響較大。</p><

110、p>　　4. 在保證余熱鍋爐傳熱端差許可的范圍內，考慮到余熱鍋爐的經濟性,燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)的主蒸汽溫度越高越好；主蒸汽壓力在不同工況下存在相應的最佳值，結果表明，在余熱資源條件和主蒸汽溫度一定的情況下，燒結余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)主蒸汽壓力選取1.6～2.5MPa時，系統(tǒng)的余熱有效利用率較大；低壓蒸汽溫度在考慮了經濟性和傳熱端差的范圍內也是越高越好；低壓蒸汽壓力越高，余熱鍋爐排煙溫度越高，系統(tǒng)的余熱有效利用率就越小，故低壓蒸汽壓力在許可范

111、圍內宜取下限。</p><p>　　雖然如此，由于個人能力有限，設計中不可避免會存在一些問題。希望各位老師，專家能夠給予批評指正</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　肖衍黨，李晨飛．燒結余熱發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化分析[J]．燒結球團，2011，(3)：11～20</p><p>　　閆為群，欒穎．燒