热能与动力工程毕业论文.doc

多品位余热综合发电技术的应用研究上海电力学院本科毕业设计（论文） 题　　目：多品位余热综合发电技术的应用研究 院　　系：　 能源与环境工程学院　 专业年级：　热能与动力工程2006级　　学生姓名：　 　学号：　20061021　指导教师：　　　 　 　 　2010年　6　月　21　日目 录中文摘要ABSTRACT 第一章 绪论 11.1 余热发电背景、发展及意义 11.2国内各行业余热利用现状 11.2.1纯低温水泥余热发电利用 21.2.2焦炭行业余热利用现状 31.2.3钢铁行业余热利用现状 31.2.4 浮法玻璃生产余热利用现状 3第二章 多品位余热综合发电技术的应用研究介绍 52.1 余热发电的基本原理 52.2我国水泥窑余热发电技术 52.2.1低温低压系统 52.2.2次中温中压系统 72.2.3 闪蒸余热发电技术 92.2.4 单压进汽、双压补汽、闪蒸补汽热力系统比较 112.3余热回收发电的效益分析和前景预测 122.3.1经济效益估算 122.3.2 社会效益预测 13第三章 余热回收发电系统主要设备及系统配置 143.1 余热锅炉 143.2 汽轮发电机 143.3 热力系统 153.4注意事项 153.5 经济评价及投资分析 153.6 余热系统应注意的几个问题 163.6.1热力循环系统问题 163.6.2 各余热锅炉进出口废气参数选取的问题 163.6.3预热器出口废气温度的选取问题 163.6.4 预热器余热锅炉漏风问题 173.6.5 预热器余热锅炉进出口废气管道阀门设置问题 173.6.6汽轮机组问题 17第四章 闪蒸做功计算和钢厂烧结余热发电应用分析 184.1一级闪蒸复合发电系统的做功计算 184.1.1 闪蒸扩容基本原理 184.1.2 闪蒸后低压蒸汽做功 184.1.3 进入汽轮机主蒸汽做功 194.2 某钢厂烧结环冷机余热发电应用分析 20第五章 结论 235.1 余热发电技术总结 23参考文献 25致谢 26附录一 外文翻译 27多品位余热综合发电技术的应用研究摘 要现代大型企业，尤其以钢铁、水泥、玻璃等行业中，存在大量的100～500℃左右的各种载体形式、各种品位的余热热能。

由于各种余热的品位参差不齐，往往只有限的利用了较高品位的余热，对较低品位热能没有得到充分利用因此本课题的主要目地在于设计验证一种适用于多种载热工质，能对高、中、低多种品位余热进行综合回收利用的常规发电技术在各种余热发电技术中，水泥行业纯低温余热发电技术是中国最为先进、推广最为成功的余热利用技术降低了环境污染和能量浪费，对企业增加收益和节能环保都是非常有利的，有着积极的应用价值关键词： 多品位热能; 余热利用; 闪蒸复合发电; 余热锅炉 Comprehensive multi-grade waste heat of power generation technologyABSTRACTModern large-scale enterprises, especially iron and steel, cement, glass and other industries, there are a lot of 100℃ ~ 500℃ various carriers around the form of various grade heat energy. A variety of mixed grade waste heat, often only limited use of a high-grade waste heat, heat the lower grade has not been fully exploited. Therefore, this issue is to design the main objective to verify the one for multi-containing thermal transfer, can be high, medium and low grade waste heat a variety of comprehensive recycling of conventional power generation technologies. In a variety of waste heat power generation technology, cement industry, waste heat power generation technology is the most advanced and most successful promotion. Waste heat recovery technology reduces environmental pollution and energy waste, increase revenue of enterprises and are very beneficial to the environment. So waste heat power generation technology has a positive value.Key words: Multi-grade heat; Maste heat recovery; Flash hybrid power generation; HRSG31第一章 绪论1.1 余热发电背景、发展及意义余热是在一定经济技术条件下，在能源利用设备中没有被利用的能源，也就是多余、废弃的能源。

300℃～500℃这样一个温度范围的余热资源非常丰富，在我国高能耗行业大量存在它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热以及高压流体余压等七种根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%～67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%如果我们能将这些余热资源重新整合利用，不仅能增加企业的经济效益，同时对节能环保也是十分重要的专家推算，中国的节能潜力约为3亿吨标煤，若按每吨标煤1000元计算，中国的节能产业规模可达到3000亿元，其中余热发电就能拥有1000亿元以上的巨大市场从能级的品质上，余热资源可以分为高品位和低品位两种高品位余热资源是指能量密度高、稳定连续的余热资源，如高温的过热蒸汽，焦炉煤气等由于品位较高，这些余热余能的利用相对较为容易而低品位余热资源，如300℃～400℃的烟气、饱和蒸汽或过热度很小的蒸汽、80℃～90℃的热水等，由于受技术的限制、企业节能意识的淡薄和国家政策的缺失，过去一直没有得到有效的回收利用工业生产过程中会产生大量的余热资源，有效回收利用这些余热资源，既能减少能源的浪费，又能减少环境的污染，防止温室效应的加速，是降低能耗、提高能源利用效率、降低企业生产成本和提高企业综合经济效益与社会效益的重要途径。

1.2国内各行业余热利用现状余热的回收利用途径很多一般说来，综合利用余热最好；其次是直接利用；第三是间接利用（产生蒸汽用来发电）依据余热介质的不同，其合理利用顺序如下：（1）余热蒸汽的合理利用顺序是：①动力供热联合使用；②发电供热联合使用；③生产工艺使用；④生活使用；⑤冷凝发电用2）余热热水的合理利用顺序是：①供生产工艺常年使用；②返回锅炉及发电使用；③生活用3）余热空气的合理利用顺序是：①生产用；②暖通空调用；③动力用；④发电用鉴于此，在工业上，余热一般优先供生产自用，当有剩余时，虽然直接利用（如暖通空调用或动力用）对能源的利用率要更高一些，但限于暖通空调用量较小且季节变化较大的特点，以及作为动力用要求负荷相对稳定的特点，该种利用方式具有一定的局限性更多地，则是选择采用余热发电的技术对能源进行回收利用 在钢铁、石油化工、建材、水泥、制糖等行业中，生产厂家具有大量低品位余热，包括低品位烟气、蒸汽和热水等，这些热量品位低、数量大、分布较散，基本不能为生产再利用各行业专家及有关科研机构为了有效回收可资利用的余热资源，进一步就余热回收发电领域进行积极的探索、研究，相继开发出了纯低温余热发电技术及相配套的汽轮机研发、设计、应用技术，可使发电机增加25%的发电量。

该技术能够将企业中大量的低品位废热集中发电，进一步提高企业能源的利用率，为各种类型企业节能环保开辟了一条新路目前，已经投入运营或立项研究的余热发电技术主要包括（但不限于）如下行业：（1）水泥行业余热发电技术；（2）焦化行业焦炉尾气余热回收发电技术；（3）钢铁行业转炉余热发电技术；（4）钢铁行业烧结余热发电技术；（5）钢铁行业息焦余热发电技术；（6）建材行业浮法玻璃线余热发电技术；(7) 石化行业余热发电技术；目前，余热发电技术在我国水泥行业应用比较普遍，产业和市场化程度都很高，行业发展相对成熟，而有色、钢铁、化工等行业的低品位余热发电技术的应用在我国才刚刚开始1.2.1纯低温水泥余热发电利用纯低温余热发电是完全利用余热，无外加热源的发电系统，即利用出预热器350℃的烟气余热产生低压过热蒸汽，并将出篦冷机的烟气出口前移，以获得350℃左右的烟气，可产生饱和热水和低压过热蒸汽该系统的特点是系统简单，便于管理在国内，经过十几年的开发、研究和若干实际工程投产运行，对于水泥窑余热发电来讲，纯低温余热发电技术无论是热力循环系统还是设备（国产化）都已成熟可靠，尤其是补汽式汽轮机的研制成功，使我国余热发电技术及装备除了汽轮机本体效率比日本略低外，总体上的技术水平已经赶上国际先进工业国家，为我国众多的不同窑型水泥生产厂提供了可供选择的余热发电技术及装备。

水泥行业纯低温余热发电属于中国最为先进、推广最为成功的余热发电技术其利用AQC窑头余热锅炉和SP窑尾余热锅炉分别对水泥窑的窑头和窑尾的废气余热进行回收，加热给水产生低温蒸汽冲动汽轮发电机组做功发电目前对应于水泥生产线的生产能力，通常配置容量如下：(1)1300t/d级水泥生产线纯低温余热电站（余热发电容量1.5MW——低压不补汽）(2)2500t/d级水泥生产线纯低温余热电站（余热发电容量3.0MW——低压不补汽）(3)5000t/d级水泥生产线纯低温余热电站（余热发电容量6.0MW——低压不补汽）此外，杭州易达公司专利设计方案，采用次中压参数设计，发电容量将在现有基础上提高20％～30％水泥窑余热发电装置利用水泥窑排烟余热，发电时不影响水泥熟料的生产，也不需要额外的补燃燃料，是安全可靠的余热发电技术水泥余热发电工程造价约为7000～8000元/kWh，投资回收期通常为3～4年1.2.2焦炭行业余热利用现状焦化工艺在生产过程中将产生大量温度约达到1000℃的烟气，在未被利用之前，直接通过烟囱排放，一方面造成了热污染，另一方面也浪费了大量能源鉴于此，2005年，联合国工业发展组织（UNIDO）为促进中国的环保和节能降耗工作，以山西省焦化企业为试点推广焦炉尾气发电项目，选定高平兴高焦化有限公司和太原港源焦化有限公司2家为试点焦化企业，并取得成功。

总体而言，焦炭行业余热利用较水泥行业余热利用发展要较为缓慢，也未象水泥行业余热利用形成规模化和产业化，只是进入到21世纪后逐步发展。