【正文】 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(jìn)行比較，從而對不同熱力參數(shù)配置方案進(jìn)行實際穩(wěn)定性的定量評價。 乏汽干度 乏汽干度對汽輪機(jī)的安全性、汽輪機(jī)造價、汽輪機(jī)相對內(nèi)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 ，由于燒結(jié)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(fù)荷時乏汽干度過低，乏汽干度設(shè)計值要求不低于 。 燒結(jié)礦冷卻終溫 燒結(jié)余熱發(fā)電系統(tǒng)入爐廢氣溫度與廢氣循環(huán)方式有關(guān)，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。在燒結(jié)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(jié)礦冷卻終溫提高幅度不超過 10℃ 。 熱力參數(shù)優(yōu)化過程的結(jié)果 熱力參數(shù)動態(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。 其中： 熱端溫差 ： zgryr TTt ??? 1 窄點溫差 ： zzyz TTt ??? 3 接近點溫差 ： 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程 TQ 圖 根據(jù)能量和質(zhì)量守恒 ,可以得出 ： 壓過熱器和蒸發(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)， %。 低壓過熱段的換熱方程： )()( 143 dzdgdthyy hhDiiG ??? ? ?????????????? (5) 式中： 4yi — 為低壓過熱器出口煙氣比焓， kgkJ ； dD — 為低壓蒸發(fā)器的蒸發(fā)量， ht ； dgh — 為低壓過熱器出口蒸汽比焓， kgkJ ； 1dzh — 為低壓蒸發(fā)器飽和汽比焓， kgkJ 。 河北 聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)論文 15 中壓省煤器的換熱方程： )()1()( 254 zszszthyy hhDiiG ???? ?? ?????????????? (6) 式中： 5yi — 為低壓過熱器出口煙氣比焓， kgkJ ； zsh — 為中壓省煤器出口給水比焓， kgkJ ； 2zsh — 為低壓蒸發(fā)器飽和水比焓， kgkJ 。 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 。 預(yù)加熱器的換熱方程： ))()(1()( 76 gysdzthyy hhDDDiiG ?????? ?? ??????????? (8) 式中： 7yi — 為預(yù)加熱器出口煙氣比焓， kgkJ ； yh — 為預(yù)加熱器出口水比焓， kgkJ ； gh — 為余熱鍋爐給水比焓， kgkJ 。 蒸汽參數(shù)優(yōu)化過程 以優(yōu)化選取的燒結(jié)余熱煙氣參數(shù)作為給定條件 , 根據(jù)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(jìn)行優(yōu)化分析 。 為了簡化計算分析 , 對余熱發(fā)電系統(tǒng)中相關(guān)參數(shù)假設(shè)如下 ： %96?th? ；%3?? ； ℃；℃；℃； 15t20t20 jz ?????? rt 蒸汽管道壓降去 ；蒸汽管道溫降取 10℃ ；余熱鍋爐給水溫度為 42℃ ；汽輪機(jī)排汽壓力取 ； %78?z? ；%72?b? 。 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 ??4 。 計算結(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，但總體來看，主蒸汽溫度降低會導(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。因此，在余熱鍋爐煙氣進(jìn)口溫度溫度波動和傳熱端差許可的范圍內(nèi)，同時考慮到余熱鍋爐經(jīng)濟(jì)性的條件下，應(yīng)盡量選取較高的 主蒸汽溫度，即熱端溫差盡可能選的小些 ??5 。 主蒸汽壓力的優(yōu)化 主蒸汽壓力的優(yōu)化 ： 在給定的假設(shè)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，同樣存在主蒸汽優(yōu)化問題。計算數(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 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 %。在余熱鍋爐進(jìn)口煙氣溫度為 375℃ 同等工況下，主蒸汽從 增加至 ， 余熱有效利用率 ? 隨壓力提高先較快增加，隨后變化漸緩 ，存在最佳主蒸汽壓力 為 。進(jìn)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(jìn)口煙溫由高到低，汽最佳主蒸汽壓力分別為 、 和 ，最佳主蒸汽壓力也降低。 窄點溫差的優(yōu)化 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(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 ? 的影響 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 的工況下， 余熱有效利用率 ? 由 %增加至 %。 在窄點溫差相同的條件下，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。窄點溫差分別為 10℃ 、 15℃ 和 20℃ 時，最佳主蒸汽壓力分別為 、 和 。 排汽干度的優(yōu)化 排汽干度對汽輪機(jī)的安全性、汽輪機(jī)造價、汽輪機(jī)相對內(nèi)效率均有顯著影響，由于燒結(jié)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(fù)荷時乏汽干度過低，同樣存在主蒸汽優(yōu)化問題 ??6 。計算數(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，對汽輪機(jī)末級葉片的安全性和經(jīng)濟(jì)性不利 。河北 聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)論文 18 同時汽輪機(jī)的進(jìn)汽比容減小，高壓葉片損失增加，汽輪機(jī)的內(nèi)效率也降低。 綜合以上因素，當(dāng)燒結(jié)余熱發(fā)電系 統(tǒng)的進(jìn)口煙氣溫度較高時，為使系統(tǒng)的余熱有效利用率達(dá)到最大 ， 適當(dāng)提高主蒸汽壓力 。 而考慮到余熱鍋爐的經(jīng)濟(jì)性，窄點溫差需要較高時，則可選取較低的主蒸汽壓力。 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。 150 175 200 225余熱有效利用率/%低壓蒸汽溫度/℃ 圖 8 dP 對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。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(jīng)濟(jì)性，選取過大 會影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性 ??7 。 河北 聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)論文 19 3 燒結(jié)余熱雙壓系統(tǒng)幾種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無低壓過熱器的比較 對于有無低壓過熱器對各參數(shù)進(jìn)行了比較，結(jié)果如下： 表 2 有無低壓過熱器的參數(shù)比較 名稱 有低壓過熱器 無低壓過熱器 比較 主蒸發(fā)量 0 副氣蒸發(fā)量 排煙溫度 干度 鍋爐回收率 基本朗肯循環(huán)效率 發(fā)電效率 裝機(jī)容量 年發(fā)電量 主氣質(zhì)量流量 0 主氣水泵揚(yáng)程 0 主氣水泵有效功率 (kW) 0 主氣水泵實際功率 (kW) 0 副氣質(zhì)量流量 副氣水泵揚(yáng)程 (kg/s) 0 副氣水泵有效功率 (kW) 副氣水泵實際功率 (kW) 水泵總實際功率 (kW) 凈裝機(jī)容量 (kW) 余熱有效利用率 (%) 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(zhì)提升，做工能力增加。經(jīng)計算，最后得出 余熱有效利用率 比有過熱器時增加了 %左右 ，我們可以得出結(jié)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。 說明：此時鍋爐受熱面結(jié)構(gòu)布置為 ： 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。 河北 聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)論文 20 2. 中壓過熱器、中壓蒸發(fā)器、中壓省煤器、低壓蒸發(fā)器。 3. 2 雙壓熱力循環(huán)系統(tǒng)有無低壓省煤器的比較 對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℃。 1. 熱端溫差 25℃、窄點溫差 20℃、接近點溫差 10℃ ，汽輪機(jī)內(nèi)效率 表 3 無給水預(yù)熱器時有無低壓省煤器的各項參數(shù)比較 無給水預(yù)熱器時的情況 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)量增加了 t/h，增加了 %。 余熱有效利用率提高了 %。 表 4 有給水預(yù)熱器時有無低壓省煤器的各項參數(shù)比較 有給水預(yù)熱器時的情況 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)量增加了 t/h，增加了 %。 余熱有效利用率提高了 %。 結(jié)論：此種情況下，無論有無給水預(yù)熱器，無低壓省煤器的結(jié)構(gòu)均比有低壓省煤器的結(jié)構(gòu)低壓蒸發(fā)量高 ％左右，發(fā)電量高 ％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 ??8 。 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： 河北 聯(lián)合大學(xué) 畢業(yè)論文 21 表 5 無給水預(yù)熱器時有無低壓省煤器的各項參數(shù)比較 無給水預(yù)熱器時的情況 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 ， 余熱有效利用率提高了 %。 表 6 有給水預(yù)熱器時有無低壓省煤器的各項參數(shù)比較 有給水預(yù)熱器時的情況 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 %。 結(jié)論：此種情況下，無論有無給水預(yù)熱器，無低壓省煤器的結(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 ??9 。 3. 熱端溫差 30℃，窄點溫差 20℃，接近點