【正文】 雖然如此，由于個(gè)人能力有限，設(shè)計(jì)中不可避免會(huì)存在一些問題。在此基礎(chǔ)上 采用余熱有效利用率指標(biāo)能更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)燒結(jié)余熱發(fā)電 雙壓 系統(tǒng)的性能，從而確定 燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng) 系統(tǒng)改進(jìn)和優(yōu)化的方向。 余熱利用率/%主蒸汽壓力/MPa 系統(tǒng)改進(jìn)前 系統(tǒng)改進(jìn)后 圖 11 系統(tǒng)改進(jìn)前后對(duì)余熱利用率的比較 由 表 10～ 18，我們可以 看出無論是有無低壓省煤器的結(jié)構(gòu)，有給水預(yù)熱器時(shí)，排煙溫度都降低了 19℃ 左右； 余熱有效利用率 提高了 ％左右。 4) 實(shí)際熵增過程，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 )壓力下混合過程： (全部修正 ) 河北 聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)論文 26 表 17 有低壓省煤器時(shí)有無給水預(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 /℃ 干度 無給水預(yù)熱器 有給水預(yù)熱器 有給水預(yù)熱器與無給水預(yù)熱器相比較， 余熱有效利用率 提高了 ％。 表 15 有低壓省煤器時(shí)有無給水預(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 /℃ 干度 無給水預(yù)熱器 有給水預(yù)熱器 有給水預(yù)熱器與無給水預(yù)熱器相比較， 余熱有效利用率 提高了 ％。 2) 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 )壓力下混合過程： 表 13 有低壓省煤器時(shí)有無給水預(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 /℃ 干度 河北 聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)論文 25 無給水預(yù)熱器 有給水預(yù)熱器 有給水預(yù)熱器與無給水預(yù)熱器相比較， 余熱有效利用率提高了 ％。 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 (未修正熵增過程 )。還有一點(diǎn)我們需要注意，加上給水預(yù)熱器之后，排煙溫度降低。這里也充分說明了，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。這樣看來，就非常有必要去考慮是否布置低壓省煤器，同時(shí)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 )??10 。 余熱有效利用率降低 %。 表 6 有給水預(yù)熱器時(shí)有無低壓省煤器的各項(xiàng)參數(shù)比較 有給水預(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 無省煤器 無省煤器與有省煤器相比較，低壓蒸發(fā)量提高了 ， 余熱有效利用率高提高 %。 余熱有效利用率提高了 %。 3. 2 雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無低壓省煤器的比較 對(duì)于有無低壓省煤器的各種情況進(jìn)行了分析研究，具體情況如下： 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℃。但是同時(shí)蒸汽品質(zhì)提升，做工能力增加。 補(bǔ)汽壓力的優(yōu)化 100125150175200余熱鍋爐排煙溫度 余熱利用率低壓蒸汽壓力/MPa排煙溫度/℃10 . 0余熱利用率/% 圖 7 dP 對(duì)排煙溫度、余熱有效利用率的影響 由圖 7 可知， 隨著冷卻機(jī)余熱鍋爐低壓蒸汽壓力的提高，冷卻機(jī)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。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 。計(jì)算數(shù)據(jù)如圖 5： 河北 聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)論文 17 余熱有效利用率/%主蒸汽壓力P / M P a Tz= 20 ℃ Tz= 15 ℃ Tz= 10 ℃ 圖 5 P 和 zT? 對(duì) ? 的影響 由圖 5 可知， 窄點(diǎn)溫差從 20℃ 降至 10℃ ，在 余熱鍋爐 主蒸汽壓力均為 的工況下， 余熱有效利用率 ? 由 %增加至 %。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 %。 余熱鍋爐內(nèi)各段過熱器、蒸發(fā)器和省煤器之間的壓損、溫降、漏風(fēng)系數(shù)忽略不計(jì) ??4 。 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 。 熱力參數(shù)優(yōu)化過程的結(jié)果 熱力參數(shù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型 建立 根據(jù)燒結(jié)機(jī)雙壓余熱鍋爐中換熱量 Q 與溫度 t 的關(guān)系曲線如圖 3 所示。 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 ，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(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)。余熱鍋爐排煙溫度與余熱鍋爐入口熱廢氣溫度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系是非線性的，需要通過燒結(jié)冷卻機(jī)氣固換熱過程進(jìn)行描述。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 11 2 燒結(jié)余熱雙壓發(fā)電系統(tǒng)熱力參數(shù)優(yōu)化模型 熱力參數(shù)優(yōu)化 的目標(biāo)函數(shù) 噸礦燒結(jié)余熱發(fā)電量是目前衡量燒結(jié)余熱發(fā)電水平技術(shù)指標(biāo)常用的一個(gè)指標(biāo) 。 3. 余熱雙壓發(fā)電系統(tǒng)幾種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 通過鍋爐熱平衡計(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(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 。在全國(guó)能源資源日益緊張的嚴(yán)峻形勢(shì)下，根據(jù)國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策加強(qiáng)高耗能產(chǎn)業(yè)的節(jié)能工作，淘汰落 后產(chǎn)能，實(shí)行企業(yè)節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目“以獎(jiǎng)代補(bǔ)”新機(jī)制，將促進(jìn)更多的鋼鐵企業(yè)淘汰效率低下的產(chǎn)蒸汽設(shè)備，新上高效的換熱設(shè)備，在滿足工藝用熱的前提下建設(shè)余熱發(fā)電系統(tǒng)。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)過程中產(chǎn)生大量余熱能源，主要來自燒結(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%。在燒結(jié)生產(chǎn)中由于設(shè)備運(yùn)行的不穩(wěn)定性，短時(shí)間的停機(jī)很難避免，燒結(jié)礦物流的中斷是經(jīng)常出現(xiàn)的情況，所以燒結(jié)余熱熱源的連續(xù)性難以保證。如此大范圍的溫度波動(dòng)給利用燒結(jié)余熱發(fā)電帶來了很大的困難， 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)過程中要重點(diǎn)解決的問題。整體來講燒結(jié)余熱屬于中低品質(zhì)熱源 ， 且低品質(zhì)所占比例較大。時(shí) ，能負(fù)擔(dān)燒結(jié)廠 35%～ 40%的用電量。 節(jié)約標(biāo)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(huì)效益和環(huán)境效益。 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。目前各廠家開發(fā)設(shè)計(jì)的余熱鍋爐主要用于日產(chǎn) 1200t/d、 2500t/d、 5000t/d水泥窯余熱發(fā)電系統(tǒng)，從國(guó)內(nèi)已投運(yùn)的幾套 2500t/d、 5000t/d窯配套余熱鍋 。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。 環(huán)冷機(jī)一段 (中溫 )廢氣用于余熱鍋爐生產(chǎn)蒸汽，每小時(shí)產(chǎn) 蒸 汽 7～ 10t， 環(huán)冷機(jī)二段 (低溫 )廢氣分別用于循環(huán)燒結(jié)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。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。該系統(tǒng)投運(yùn)后，運(yùn)行安全可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)能力，產(chǎn)汽量達(dá) 4～ 5噸， 每噸燒結(jié)礦產(chǎn)汽 50～ 60kg，蒸汽壓力為 ～ 。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。 該冷卻機(jī)排出的廢氣通過風(fēng)管進(jìn)入 3和 4號(hào)燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火器作助燃空氣用，每臺(tái)燒結(jié)機(jī)可節(jié)約熱量平均為 30MJ/t燒結(jié)礦，整個(gè)系統(tǒng)回收的總熱量為 40GJ/t燒結(jié)礦。 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)。世界上最早利用冷卻機(jī)廢氣產(chǎn)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(jī)高溫段鼓入 100℃的循環(huán)空氣，該部分空氣經(jīng)環(huán)冷機(jī)后溫度可達(dá) 350℃，再經(jīng)過余熱鍋爐產(chǎn)生 。對(duì)于燒結(jié)余熱發(fā)電來講，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，來獲得較高的余熱發(fā)電能力。鋼鐵產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)高耗能、高污染的產(chǎn)業(yè) ，是節(jié)能減排 項(xiàng)目中 潛力最大的行業(yè)之一 ， 在我國(guó)目前這種日益緊張的能源電力供應(yīng)狀態(tài)下 ， 應(yīng)該主動(dòng)承擔(dān)起節(jié)能降耗的責(zé)任 ， 盡早實(shí)施燒結(jié)余熱回收 (發(fā)電 ) 工程 ， 與企業(yè)實(shí)現(xiàn)互利共贏。采用多種回收利用方式 ， 提高熱循環(huán)利用率。這部分余熱利用潛力是很大的 ， 理論和工程實(shí)踐證明，完全可以在保證燒結(jié)正常生產(chǎn)的前提下，利用梯級(jí)取熱的方法將熱量重新分配，提高廢氣余熱品位和利用價(jià)值，回收燒結(jié)廠廢氣余熱用于發(fā)電，而且是經(jīng)濟(jì)可行的。 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 。 就現(xiàn)階段燒結(jié)機(jī)設(shè)計(jì)建造而言，若還是停留在不回收余熱或只是低效率生產(chǎn)蒸汽的水平上，仍大量排放高溫廢氣或低壓蒸汽，這不僅是對(duì)大量可用能源的浪費(fèi)，而且還會(huì)對(duì)環(huán)境造成熱污染。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)是世界鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)，鋼的全年產(chǎn)量已超過 4億噸接近 5億噸，居世界第一。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。 關(guān)鍵詞 : 燒結(jié) ； 余熱發(fā)電；余熱有效利用率；熱力系統(tǒng)；優(yōu)化 河北 聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)論文 摘要 II ABSTRACT At present, the sintering cogeneration technology has been applied, b