【正文】 。 結(jié)論：根據(jù)上述的計(jì)算結(jié)果，我們得出，熵增的修正對(duì)有無(wú)低壓省煤 器原來(lái)的規(guī)律沒(méi)有影響。但是如果我們采用煙風(fēng)循環(huán)的話，我們必須充分考慮系統(tǒng)才能作出說(shuō)明。 3) 熱端溫差 30℃ ，窄點(diǎn)溫差 20℃ ，接近點(diǎn)溫差 20℃ ，汽輪機(jī)內(nèi)效率 (未修正實(shí)際熵增過(guò)程 )。排煙溫度降低了 ℃。 4. 在保證余熱鍋爐傳熱端差許可的范圍內(nèi) ， 考慮到余熱鍋爐的經(jīng)濟(jì)性 ,燒結(jié)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(yīng)的最佳值 ， 結(jié)果表明，在余熱資源條件和主蒸汽溫度一定的情況下 ， 燒結(jié)余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)主蒸汽壓力選取 ～ ，系統(tǒng)的余熱有效利用率較大；低壓蒸汽溫度在考慮了經(jīng)濟(jì)性和傳熱端差的范圍內(nèi)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圍內(nèi)宜取下限。 2. 燒結(jié)余熱煙氣參數(shù)存在一個(gè)優(yōu)化選取過(guò)程 ,燒結(jié)機(jī)尾部余熱煙氣量的選取主要受限于主煙道煙氣的酸露點(diǎn)和尾部幾個(gè)風(fēng)箱的風(fēng)溫 ,本項(xiàng)目冷卻機(jī)余熱煙氣量采用均等法或者不均等法，對(duì)系統(tǒng)的發(fā)電量影響不大。排煙溫度降低了 ℃ ??14 。排煙溫度降低了 ℃。如果我們利用部分煙風(fēng)循環(huán)的話，勢(shì)必會(huì)影響煙風(fēng)循環(huán)量，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響 ??12 。 4. 實(shí)際熵增過(guò)程，同時(shí)汽輪機(jī)內(nèi)主氣壓力降至 、副氣壓力在 進(jìn)入汽輪機(jī)，在 (副氣壓力高于主氣壓力 ，混合取壓力各變化 )壓力下混合過(guò)程： (全部修正 ) 表 9 無(wú)給水預(yù)熱器時(shí)有無(wú)低壓省煤器的各項(xiàng)參數(shù)比較 無(wú)給水預(yù)熱器時(shí)的情況 低壓蒸發(fā)量/(t/h) 裝機(jī)容量/(KW) 余熱有效利用率 (%) 排煙溫度 /℃ 干度 有省煤器 無(wú)省煤器 無(wú)省煤器的比有省煤器的：低壓蒸汽量少輸出 t/h，每年少輸出 萬(wàn) ，發(fā)電量降低了 %??11 。 結(jié)論：此種情況下，無(wú)論有無(wú)給水預(yù)熱器，無(wú)低壓省煤器的結(jié)構(gòu)均比有低壓省煤器的結(jié)構(gòu)低壓蒸發(fā)量高 t/h， 余熱有效利用率提高 %左右，同時(shí)排煙溫度高 6℃左右。 1. 熱端溫差 25℃、窄點(diǎn)溫差 20℃、接近點(diǎn)溫差 10℃ ，汽輪機(jī)內(nèi)效率 表 3 無(wú)給水預(yù)熱器時(shí)有無(wú)低壓省煤器的各項(xiàng)參數(shù)比較 無(wú)給水預(yù)熱器時(shí)的情況 低壓蒸發(fā)量/(t/h) 裝機(jī)容量/(kW) 余熱有效利用率 (%) 排煙溫度 /℃ 干度 有省煤器 無(wú)省煤器 無(wú)省煤器與有省煤器相比較：低壓蒸發(fā)量增加了 t/h，增加了 %。 150 175 200 225余熱有效利用率/%低壓蒸汽溫度/℃ 圖 8 dP 對(duì)余熱有效利用率的影響 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 %增加到 %，略有增大。 在窄點(diǎn)溫差相同的條件下，主蒸汽壓力由 提高至 ， 余熱有效利用率 ? 也隨之先快速增加后漸緩。 計(jì)算結(jié)果及優(yōu)化分析 主蒸汽溫度的優(yōu)化 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(lái)看，主蒸汽溫度降低會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)做功能力降低，并使汽輪機(jī)的排汽干河北 聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)論文 16 度降低，增加汽輪機(jī) 汽耗率，并致余熱系統(tǒng)的發(fā)電功率不能增加。 其中： 熱端溫差 ： zgryr TTt ??? 1 窄點(diǎn)溫差 ： zzyz TTt ??? 3 接近點(diǎn)溫差 ： zszzj TTt ??? 河北 聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)論文 14 圖 3 雙壓余熱鍋爐換熱過(guò)程 TQ 圖 根據(jù)能量和質(zhì)量守恒 ,可以得出 ： 壓過(guò)熱器和蒸發(fā)器段的換熱方程為 ： )()1()()( 21121 zzzzzzzz g rzthyy hhDhhDiiG ?????? ?? ?????? (4) 式中 ： G — 為余熱鍋爐入口煙氣量 , hkg ； 1yi — 為余熱鍋爐入口煙氣比焓 , kgkJ ； 2yi — 為中壓蒸發(fā)器出口煙氣比焓 , kgkJ ； th? — 為鍋爐的保熱系數(shù)， %； zD — 為主蒸汽蒸發(fā)量， ht ； zgrh — 為中壓過(guò)熱器出口比焓， kgkJ ； 1zzh — 為中壓蒸發(fā)器飽和汽比焓， kgkJ ； 2zzh — 為中壓蒸發(fā)器飽和水比焓， kgkJ ； ? — 為余熱鍋爐排污系數(shù)， %。因此，在燒結(jié)余熱發(fā)電熱力參數(shù)優(yōu)化過(guò)程中，余熱鍋爐入口熱廢氣溫度按定值處理是對(duì)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤引用，傳統(tǒng)熱力參數(shù)優(yōu)化模型對(duì)這一點(diǎn)的忽略，是造成燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果不佳的本質(zhì)原因之一。 該指標(biāo)綜合體現(xiàn)了燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程和余熱發(fā)電系統(tǒng)的性能，但沒(méi)有考慮燒結(jié)礦的形成熱、臺(tái)車(chē)上燒結(jié)礦層厚度、燒結(jié)礦冷卻過(guò)程產(chǎn)生的煙氣溫度及煙氣量等因素對(duì)發(fā)電量的影響。 近幾年，隨著雙壓、閃蒸發(fā)電和補(bǔ)汽蒸汽式汽輪機(jī)在技術(shù)上獲得突破，燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)已逐漸進(jìn)入成熟階段，同時(shí)其在節(jié)能環(huán)保、減少污染排放、經(jīng)濟(jì)效益等方面的顯著優(yōu)勢(shì)使得其發(fā)展迅速。 同時(shí) 春 冬季節(jié)環(huán)境溫度低引起燒結(jié)煙氣溫度低 ， 余熱鍋爐產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽溫度達(dá)不到汽輪機(jī)要求的最低進(jìn)汽溫度而被迫停機(jī) ， 使燒結(jié)余熱得不到充分利用 。 1 2 3 4 550100150200250300350400450500廢氣溫度煙囪號(hào) 圖 2 燒結(jié)礦冷卻過(guò)程中廢氣溫度分布 2. 煙溫波動(dòng)幅度 較 大 燒結(jié)生產(chǎn)中，隨著燒結(jié)礦在燒結(jié)機(jī)上的燒成情況不同，其冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣溫度也不同。該余熱電站采用了自然循環(huán)廢氣鍋爐，煙風(fēng)系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)綜合了熱風(fēng)循環(huán)技術(shù)、閃蒸余熱發(fā)電技術(shù)和汽輪機(jī)補(bǔ)汽技術(shù)，能很好地適應(yīng)燒結(jié)余熱電站出力波動(dòng)性較大的特性，使余熱電站在燒結(jié)機(jī)運(yùn)行參數(shù)經(jīng)常調(diào)整的情況下也能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。 爐的運(yùn)行的實(shí)踐看，尚存在一些問(wèn)題需要不斷改進(jìn)和完善。 1999年 鞍山熱能院在鞍鋼燒結(jié)廠三燒車(chē)間改造工程中為 1號(hào)和 4號(hào)燒結(jié)帶冷機(jī)設(shè)計(jì)并安裝了翅片管式余熱鍋爐，獲得的過(guò)熱蒸汽溫度為160～ 250℃，過(guò)熱蒸汽壓力為 ～ 。采用熱管技術(shù)回收燒結(jié)工序的余熱產(chǎn)生蒸汽系統(tǒng)經(jīng)馬鋼二燒、梅山冶金公司燒結(jié)廠、武鋼一燒、安陽(yáng)鋼鐵公司燒結(jié)廠及攀鋼燒結(jié)廠等廠的投運(yùn)，均取得了令人滿意的效果。 國(guó) 內(nèi) 研究現(xiàn)狀 目前，國(guó)內(nèi)燒結(jié)廠的余熱回收利用途徑大不相同，有用于點(diǎn)火保溫爐作助燃空氣和精礦解凍的，有用于熱風(fēng)燒結(jié)和小球團(tuán)燒結(jié)干燥的，也有用于生產(chǎn)熱水供浴室、采暖、生石灰消化和加入混合機(jī)的，但更多的是通過(guò)余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽，送入管網(wǎng)或發(fā)電，以獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。 表 1是日本部分燒結(jié)廠余熱回收系統(tǒng)情況 (八十年代中期 )，日本燒結(jié)廠的余熱回收技術(shù)就已經(jīng)應(yīng)用得比較廣泛，其中冷卻機(jī)排氣利用的普及率達(dá)到 57%，而燒結(jié)機(jī)廢氣利用的普及率為 26%。 熱力學(xué)第一定律講的是能量守恒，即在能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換過(guò)程中，總量保持不變。 以前國(guó)內(nèi)只有部分較大型的燒結(jié)廠設(shè)置了余熱回收系統(tǒng)，且都沒(méi)有將回收的蒸汽用于發(fā)電。因此燒結(jié)企業(yè)必須開(kāi)展燒結(jié)系統(tǒng)節(jié)能工作，建設(shè)燒結(jié)余熱電站，這樣既能有效提高企業(yè)自供電率，實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排，降耗增效，又能取得良好的社 會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。我國(guó) 20xx年全年出口鋼材 ，比上年增長(zhǎng) % ，也是全球鋼鐵產(chǎn)品的出口大國(guó)。在燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)中，發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性 、 安全性是由發(fā)電系統(tǒng)熱力參數(shù)配置的總體水平?jīng)Q定的，所以發(fā)電系統(tǒng)熱力參數(shù)的優(yōu)化是燒結(jié)余熱發(fā)電技術(shù)的核心。鑒于上述現(xiàn)狀 , 開(kāi)展燒結(jié)余熱電站熱力系統(tǒng)分析及優(yōu)化研究 ,具有非常重要的意義。節(jié)約能源，降低能耗，是我國(guó)一項(xiàng)長(zhǎng)期的基本國(guó)策。除去熱風(fēng)燒結(jié)、熱風(fēng)點(diǎn)火、熱風(fēng)保溫所用熱風(fēng)之外，熱風(fēng)還有大量剩余。 我國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)的燒結(jié)工序能耗平均水平為 ，國(guó)內(nèi)最好水平為 kgce，最差為 kgce，國(guó)內(nèi)企業(yè)之間差距較大 。采用多種回收利用方式 ， 提高熱循環(huán)利用率。對(duì)于燒結(jié)余熱發(fā)電來(lái)講，指的是只有用較高溫度的廢氣才可能生產(chǎn)較高參數(shù)的主蒸汽，來(lái)獲得較高的余熱發(fā)電能力。 表 1 日本部分燒結(jié)廠余熱回收系統(tǒng) 公司（廠） 燒結(jié)機(jī)規(guī)格 /m2 產(chǎn)汽量（ t/h） 蒸汽壓力 /MPa 發(fā)電額定功率 /kw 和歌山 4號(hào) 和歌山 5號(hào) 鹿島 2號(hào) 鹿島 3號(hào) 小倉(cāng) 3號(hào) 君津 3號(hào) 189 122 500 600 223 500 15 33 60 26 500 14800 前蘇聯(lián)馬凱耶夫鋼鐵廠燒結(jié)車(chē)間利用點(diǎn)火后料層表面的輻射熱加熱空氣，進(jìn)行燒結(jié)料層表面熱處理 ，即利用點(diǎn)火表面余熱進(jìn)行熱風(fēng)燒結(jié)。熱風(fēng)燒結(jié)所用固體燃料減少，由燃料帶入的灰份降低了，燒結(jié)礦 氧氣 含量也相應(yīng)降低，燒結(jié)礦的 TFe品位升高。燒結(jié)工藝中，一期工程一號(hào)燒結(jié)機(jī)采用環(huán)冷機(jī)熱風(fēng)預(yù)熱煤氣裝置，將環(huán)冷機(jī)產(chǎn)生的部分廢氣用作點(diǎn)火爐和保溫爐的助燃風(fēng)，以降低焦?fàn)t煤氣的消耗量。燒結(jié)帶冷機(jī)煙罩出口的 360℃ ～ 395℃煙氣從余熱鍋爐頂部進(jìn)入鍋爐 (過(guò)熱器、蒸發(fā)器和省煤器 )進(jìn)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(fēng)機(jī)將部分煙氣 (最大約 60%)經(jīng)煙道返回帶冷機(jī)循環(huán)冷卻燒結(jié)礦使用。 20xx年 9月 1日，馬鋼第二煉鐵總廠在兩臺(tái) 300m2燒結(jié)機(jī)上開(kāi)工建設(shè)了國(guó)內(nèi)第一套余熱發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)于 20xx年 9月 6日并網(wǎng)發(fā)電。時(shí) ，能負(fù)擔(dān)燒結(jié)廠 35%～ 40%的用電量。如此大范圍的溫度波動(dòng)給利用燒結(jié)余熱發(fā)電帶來(lái)了很大的困難， 繼而煙氣溫度變化頻繁，致使汽輪發(fā)電機(jī)組頻繁啟動(dòng)， 這是燒結(jié)余熱發(fā)電設(shè)計(jì)過(guò)程中要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。而鋼鐵工業(yè)是我國(guó)重點(diǎn)的耗能大戶，總能耗約占全國(guó)總能耗量的 15%左右，鋼鐵生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)，工序多，且主要以高溫冶煉、加工為主，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量余熱能源，主要來(lái)自燒結(jié)機(jī)煙氣顯熱、紅焦顯熱、轉(zhuǎn)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(chǎn)能耗的 68%。 3. 余熱雙壓發(fā)電系統(tǒng)幾種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 通過(guò)鍋爐熱平衡計(jì)算，兼顧安全性， 分別比較雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無(wú)低壓過(guò)熱器、雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無(wú)低壓省煤器、雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無(wú)給水預(yù)熱器的余熱鍋爐有效利用率的 比較 ，確定適合 燒結(jié)余熱發(fā)電雙壓循環(huán)系統(tǒng)最佳 結(jié)構(gòu)組合和配比 。余熱有效利用率定義為余熱發(fā)電量與冷卻機(jī)余熱鍋爐進(jìn)口煙氣總熱量的比值 ， 計(jì)算過(guò)程如下 ： 單位進(jìn)口煙氣熱量： bininginbininin VhVVQq , ??? ???????????? (1) 式中： inQ — 為余熱鍋爐進(jìn)口煙氣總熱量， hkJ ； binV, — 為余熱鍋爐進(jìn)口煙氣總熱量， hNm3 ； ? — 為進(jìn)口煙氣密度， 3mkg ； ginV, — 為進(jìn)口工況煙氣量， hNm3 ； inh — 為進(jìn)口煙氣焓值， kgkJ 。 河北 聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)論文 13 主蒸汽溫度的波動(dòng)幅度及副汽壓力的波動(dòng)幅度 在發(fā)電系統(tǒng)中，蒸汽輪機(jī)要求主蒸汽溫度波動(dòng)幅度一般小于 20℃，補(bǔ)汽壓差要求的副汽壓力的波動(dòng)幅度不超過(guò) ，通過(guò)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(jī)及引起補(bǔ)汽系統(tǒng)失效的入爐廢氣參數(shù)的最大允許波動(dòng)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(dòng)的波幅進(jìn)行比較，從而對(duì)不同熱力參數(shù)配置方案進(jìn)行實(shí)際穩(wěn)定性的定量評(píng)價(jià)。 低壓蒸發(fā)器的換熱方程： ))()(1()( 2165 dzdzsdzthyy hhDDDiiG ?????? ?? ????????? (7) 式中： 6yi — 為低壓蒸發(fā)器出口煙氣比焓， kgkJ ； 1dzh — 為低壓蒸發(fā)器飽和蒸汽比焓， kgkJ ； sD — 為燒結(jié)機(jī)余熱鍋爐蒸發(fā)量， ht 。計(jì)算數(shù)據(jù)如圖 5： 余熱有效利用率/%主蒸汽壓力P / M P a 35 5 ℃ 37 5 ℃ 39 5 ℃ 圖 4 P 和 T 對(duì) 余熱有效利用率 ? 的影響 由圖 4 可知，在相同的主蒸汽壓力條件下，冷卻機(jī)余熱鍋爐的進(jìn)口煙氣溫度越高，系統(tǒng)的有效利用率就越高，進(jìn)口煙氣進(jìn)口煙氣溫度每提高 20℃ ， 余熱有效利用率 ?增加約 %。計(jì)算數(shù)據(jù)如圖 6： 85 . 085 . 586 . 086 . 587 . 087 . 5排汽干度/%主蒸汽壓力P/MPa 圖 6 排汽干度隨 P 的變化曲線圖 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(guò)熱度降低，汽輪機(jī)的排汽干度隨之降低，對(duì)汽輪機(jī)末級(jí)葉片的安全性和經(jīng)濟(jì)性不利 。但是同時(shí)蒸汽品質(zhì)提升，做工能力增加。 余熱有效利用率提高了 %。 余熱有效利用率降低 %。這里也充分說(shuō)明了，系統(tǒng)運(yùn)行中重要參數(shù)對(duì)整個(gè)循環(huán)的效率的影響和優(yōu)化熱力參數(shù)的重要性。 1) 熱端溫差 25℃ 、窄點(diǎn)溫差 20℃ 、接近點(diǎn)溫差 10℃ ，汽輪機(jī)內(nèi)效率 (未修正熵增過(guò)程 )。 表 15 有低壓省煤器時(shí)有無(wú)給水預(yù)熱器對(duì)各參數(shù)的影響 有低壓省煤器時(shí)的情況 低壓蒸發(fā)量/(t/h) 裝機(jī)容量/(KW) 余熱有效利用率 (%) 排煙溫度 /℃ 干