工业余热余能水蒸气循环发电系统热力方案优化.docx

工业余热余能水蒸气循环发电系统热力方案优化黄娟任晓强李香林黄正元摘要：石化、冶金等流程工业存在大量不同品质、不同等级的余热余能，利用朗肯循环系统发电是企业提高能源效率、增加经济效益的主要方式之一。由于中小功率、中高参数等级汽轮机基本型式多样、通流部分热力设计多为非标准设计，所以循环热力系统需要进行详细的优化设计和技术经济比较才能获得最优效果。文章对相关方法和影响因素进行了论述和分析，并以某钢铁公司高炉煤气发电系统改造方案为例进行了比较说明，通过技术经济分析认为该公司旧的热力循环系统效率还有很大的提高空间，采用高温高压锅炉及同轴再热发电机组的方案能显著提高发电效率，最高可减少煤气耗量40%左右。关键词：余热余能；朗肯循环；循环热力系统；发电效率TK11+4文献标志码：A：2095-2945（2018）28-0142-05Abstract：Petrochemical，metallurgicalandotherprocessindustrieshavealargenumberofdifferentquality，differentlevelsofresidualenergy，theuseofRankineCyclesystemtogenerateelectricityisoneofthemainwaystoimproveenergyefficiencyandincreaseeconomicefficiency.Becausethebasictypesofmiddleandsmallpowerandmiddleandhighparametersteamturbinesarevarious，andthethermodynamicdesignofflowpassageismostlynon-standarddesign，detailedoptimizationdesignandtechnicalandeconomiccomparisonareneededtoobtaintheoptimaleffectofthecyclethermodynamicsystem.Inthispaper，therelativemethodsandinfluencingfactorsarediscussedandanalyzed，andtheretrofitschemeofblastfurnacegaspowergenerationsysteminacertainironandsteelcompanyistakenasanexampletocompareandexplain.Throughthetechnicalandeconomicanalysis，itisconcludedthatthereisstillmuchroomforimprovementoftheefficiencyoftheoldthermalcyclesystemofthecompany.Theschemeofhightemperatureandhighpressureboilerandcoaxialreheatgeneratorsetcanremarkablyimprovethepowergenerationefficiency，andthemaximumgasconsumptioncanbereducedbyabout40%.Keywords：residualheatandresidualenergy；RankineCycle；cyclicthermodynamicsystem；powergenerationefficiency1概述在能源日趋紧张，环保标准逐渐提高的形势下，资源最优的节约与循环利用已经成为各国面对的重要课题。从广义上讲，工业系统中凡是具有高出环境的温度、压力、浓度等排气、排液、固体废弃物和能通过化学反应（包括燃烧）产生热量的物料，统称为余热余能[1]。综合利用余热余能资源，减少排放，是缓解资源短缺和环境污染、建设资源节约型社会的有效手段。如据有关资料统计，在我国钢铁行业余热资源的回收利用率仅为30%左右，而国际先进钢铁企业在50%以上[1]。究其原因，一方面是各工序产生的各种余热资源回收效率低，且回收数量不足；另一方面是对已回收的各种能量不能合理地加以使用，造成煤气、蒸汽、氧气等二次能源大量排放。各行业余热余能资源综合发电利用主要有三種方式，即TRT发电、热力发电和余热发电[2]。TRT发电装置是利用废气的压力能和热能，使废气经透平膨胀机膨胀做功，将其转化为机械能，进而带动发电机旋转产生电能的装置。热力发电是以燃料燃烧方式利用废气，产生蒸汽进入汽轮机膨胀做功，从而带动发电机发电。余热发电[3]是采用余热锅炉吸收废热，产生蒸汽用于发电或者供给用户使用。大量中低参数的余热余能