水泥工業(yè)中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備(上)

1. 中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研制過(guò)程與現(xiàn)狀
　　我國(guó)水泥窯余熱發(fā)電技術(shù)源于二十世紀(jì)三十年代日本人在我國(guó)東北及華北地區(qū)建設(shè)的若干條中空窯高溫余熱發(fā)電站，其水泥窯廢氣溫度為800℃～900℃、熟料熱耗為6700KJ～8400KJ/kg，所配套的高溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力為每噸熟料90kW～130kW。二十一世紀(jì)八十年代末，根據(jù)水泥工業(yè)節(jié)能降耗提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的需要，結(jié)合新型干法水泥熟料煅燒技術(shù)的發(fā)展、水泥生產(chǎn)過(guò)程中的廢氣余熱溫度已降至450℃以下的條件，國(guó)家在“八•五”期間安排了國(guó)家重大科技攻關(guān)項(xiàng)目《水泥廠(chǎng)中低溫余熱發(fā)電工藝及裝備的研究開(kāi)發(fā)》工作。針對(duì)這一項(xiàng)目，根據(jù)當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)火力發(fā)電主要設(shè)備（鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)）中的汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、制造、材料技術(shù)的限制，國(guó)家建材局確定：項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)工作走兩條技術(shù)線(xiàn)路，其一：利用國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)系列的汽輪機(jī)開(kāi)發(fā)研制帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電工藝及裝備，即國(guó)家建材局委托天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)的“八五”國(guó)家重大科技攻關(guān)項(xiàng)目課題——《帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電工藝及裝備的研究開(kāi)發(fā)》；其二：開(kāi)發(fā)研制適于水泥廠(chǎng)純中低溫余熱發(fā)電的特種汽輪機(jī)，即國(guó)家建材局委托中國(guó)建筑材料科學(xué)研究承擔(dān)的“八五”國(guó)家重大科技攻關(guān)項(xiàng)目課題——《雙流低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)及螺桿膨脹機(jī)的研究開(kāi)發(fā)》。
　　就上述兩個(gè)課題，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院、中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院分別開(kāi)展了各自的各項(xiàng)目具體工作。
　　對(duì)于天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院：
　　根據(jù)其所承擔(dān)的“八•五”攻關(guān)課題任務(wù)，經(jīng)過(guò)對(duì)熱能動(dòng)力循環(huán)理論及在此之前該院已經(jīng)設(shè)計(jì)投產(chǎn)的多個(gè)中空窯高溫余熱電站熱力循環(huán)系統(tǒng)及裝備在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中所存在問(wèn)題的細(xì)致分析和總結(jié)，結(jié)合新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)的工藝特點(diǎn)、廢氣余熱品位、廢氣余熱分布、水泥生產(chǎn)系統(tǒng)與余熱發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)后的復(fù)雜性，確定了課題開(kāi)發(fā)工作重點(diǎn)集中于如下幾個(gè)方面：（1）余熱電站的熱力循環(huán)系統(tǒng)配置研究及系統(tǒng)、設(shè)備配置計(jì)算方法的研究；（2）余熱電站內(nèi)各余熱鍋爐及補(bǔ)燃鍋爐的研制；（3）水泥生產(chǎn)系統(tǒng)與余熱電站系統(tǒng)間管理、操作及安全保護(hù)關(guān)系的研究；（4）余熱電站汽水管道配置及鍋爐給水除氧系統(tǒng)的研究；（5）余熱電站控制思想及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研究；（6）帶補(bǔ)燃的中低溫余熱電站與純中低溫余熱電站節(jié)能效果及投資效益的比較分析研究。在確定上述研究開(kāi)發(fā)工作重點(diǎn)的同時(shí)，確定了課題研究開(kāi)發(fā)成果的應(yīng)用方向——：1）利用課題開(kāi)發(fā)成果為具有150℃至450℃廢氣余熱的水泥生產(chǎn)企業(yè)建設(shè)帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱電站；2）一旦適于水泥窯150℃至450℃廢氣余熱的純中低溫余熱電站特種汽輪機(jī)開(kāi)發(fā)研制成功，課題開(kāi)發(fā)成果取消補(bǔ)燃鍋爐后直接采用特種汽輪機(jī)以實(shí)現(xiàn)純中低溫余熱發(fā)電。
　　天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院經(jīng)過(guò)十年的艱苦努力全面完成了課題開(kāi)發(fā)工作任務(wù)，同時(shí)在國(guó)家建材局原科技司的支持下至2000年進(jìn)一步完成了適于水泥窯150℃至450℃廢氣余熱的純中低溫余熱電站所需特種汽輪機(jī)混壓進(jìn)汽（補(bǔ)汽式）汽輪機(jī)的開(kāi)發(fā)研制任務(wù)，至2000年底：
● 為了確定經(jīng)濟(jì)、合理、高效的熱力循環(huán)系統(tǒng)、循環(huán)參數(shù)及電站汽水管路配置和除氧系統(tǒng)；為了解決余熱鍋爐所存在的磨損、漏風(fēng)、集灰、爐內(nèi)換熱過(guò)程不清、換熱效果不明以至余熱鍋爐熱效率低下影響余熱發(fā)電量的問(wèn)題；為了解決補(bǔ)燃鍋爐受熱面匹配、與余熱鍋爐的關(guān)系及補(bǔ)燃鍋爐主蒸汽調(diào)溫措施等問(wèn)題，在天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院內(nèi)建設(shè)運(yùn)行了一套2000t/d預(yù)分解窯6000kW補(bǔ)燃電站1:20的模型實(shí)驗(yàn)線(xiàn)。
● 為了摸清適于水泥窯生產(chǎn)運(yùn)行的立式余熱鍋爐具體結(jié)構(gòu)方式及熱力、換熱特性同時(shí)摸清立式余熱鍋爐對(duì)于廢氣溫度、廢氣粉塵的適應(yīng)性，結(jié)合模型實(shí)驗(yàn)線(xiàn)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)用立式余熱鍋爐的運(yùn)行情況從而驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)，為蘇州南新水泥有限公司700t/d中空窯6000kW 800～900℃廢氣溫度的高溫余熱電站實(shí)驗(yàn)研制了國(guó)內(nèi)首臺(tái)水泥窯高溫立式余熱鍋爐。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)過(guò)對(duì)該臺(tái)余熱鍋爐的三次局部更改，自1996年實(shí)現(xiàn)了均噸熟料余熱發(fā)電量為6562KJ/kg—173kW.h/t、小時(shí)噸熟料余熱發(fā)電量為6562KJ/kg—192kW.h/t的國(guó)內(nèi)最高指標(biāo)（比其它同規(guī)模、同類(lèi)型水泥窯的臥式余熱鍋爐余熱電站在熟料熱耗相同的條件下，余熱發(fā)電量提高20%以上），達(dá)到了預(yù)期目的，為中低溫余熱電站高效余熱鍋爐的設(shè)計(jì)、制造奠定了理論及實(shí)用技術(shù)基礎(chǔ)。
● 利用課題開(kāi)發(fā)成果建設(shè)投產(chǎn)了兩條工業(yè)實(shí)驗(yàn)用以煤粉為燃料的帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱電站，其一為魯南水泥廠(chǎng)兩條2000t/d帶有四級(jí)預(yù)熱器預(yù)分解窯的一臺(tái)12000kW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)的補(bǔ)燃余熱電站；其二為北京琉璃河水泥廠(chǎng)一條2000t/d帶有五級(jí)預(yù)熱器預(yù)分解窯的一臺(tái)12000kW抽汽供熱式汽輪發(fā)電機(jī)組的補(bǔ)燃余熱電站。兩個(gè)余熱電站先后于1996年下半年投入生產(chǎn)運(yùn)行。通過(guò)這兩個(gè)電站的投入運(yùn)行驗(yàn)證了試驗(yàn)結(jié)果并為熱力循環(huán)系統(tǒng)及參數(shù)配置、汽水管路配置、除氧系統(tǒng)配置、余熱鍋爐與補(bǔ)燃鍋爐參數(shù)配置及設(shè)計(jì)制造、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)配置及控制思想、電站與水泥生產(chǎn)系統(tǒng)間的安全保護(hù)生產(chǎn)管理關(guān)系提供了實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。
● 通過(guò)對(duì)上述各項(xiàng)工作的理論總結(jié)及上述幾個(gè)工程在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中所存在問(wèn)題的分析，考慮國(guó)家資源綜合利用政策及水泥廠(chǎng)具有將補(bǔ)燃電站運(yùn)行過(guò)程中補(bǔ)燃鍋爐產(chǎn)生的爐渣、粉煤灰做為水泥生產(chǎn)用原料的特點(diǎn)，在上述幾個(gè)余熱電站工程已經(jīng)正常投入生產(chǎn)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，為了將補(bǔ)燃鍋爐技術(shù)升級(jí)為流化床補(bǔ)燃鍋爐而使電站燃用煤矸石等劣質(zhì)燃料，1998年至1999年為湖北葛州壩水泥廠(chǎng)一條700t/d帶有五級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯及一條2000t/d帶有五級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯配套建設(shè)了一臺(tái)12000kW凝汽式汽輪機(jī)組的煤矸石補(bǔ)燃中低溫余熱電站。
　　在湖北葛州壩水泥廠(chǎng)中低溫余熱電站啟動(dòng)調(diào)試過(guò)程中，通過(guò)對(duì)流化床補(bǔ)燃鍋爐所存在具體技術(shù)問(wèn)題的進(jìn)一步分析研究并通過(guò)整頓改造使整套電站于1999年10月投入正常生產(chǎn)運(yùn)行。此舉標(biāo)志著天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院所承擔(dān)的“八五”國(guó)家重大科技攻關(guān)課題—《帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電工藝及裝備的研究開(kāi)發(fā)》任務(wù)及對(duì)課題開(kāi)發(fā)成果進(jìn)行技術(shù)升級(jí)的任務(wù)已全面完成。在解決了課題所確定的六個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題的基礎(chǔ)上形成了完整的課題開(kāi)發(fā)成果《帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電工藝及裝備》，同時(shí)形成了完整的中低溫余熱電站工程設(shè)計(jì)思想及各項(xiàng)具體技術(shù)措施（包括裝備），為余熱發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)及裝備技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展、實(shí)現(xiàn)純中低溫余熱發(fā)電及裝備技術(shù)在水泥工業(yè)的推廣應(yīng)用奠定了理論及實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行技術(shù)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院分別為河南七里崗水泥廠(chǎng)一條700t/d及一條1000t/d帶有五級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯、黑龍江省牡丹江水泥廠(chǎng)一條2000t/d帶有四級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯、杭州錢(qián)潮建材股份有限公司1000t/d帶有五級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯配套建設(shè)了以流化床為補(bǔ)燃鍋爐的一臺(tái)7500kW（七里崗）凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組、一臺(tái)12000kW（牡丹江）抽汽供熱式汽輪發(fā)電機(jī)組、一臺(tái)4500kW（杭州錢(qián)潮）混壓進(jìn)汽式（補(bǔ)汽式）汽輪發(fā)電機(jī)組的中低溫余熱電站，目前在為河南洛陽(yáng)水泥廠(chǎng)、吉林雙陽(yáng)水泥廠(chǎng)、新疆屯河水泥公司配套設(shè)計(jì)以流化床為補(bǔ)燃鍋爐的補(bǔ)燃中低溫余熱電站。
● 天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院在進(jìn)行上述帶補(bǔ)燃鍋爐的課題研究開(kāi)發(fā)工作的同時(shí)，為了切實(shí)了解并掌握國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家純中低溫余熱發(fā)電裝備技術(shù)情況，1995年承擔(dān)了由日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）贈(zèng)送全套純中低溫余熱發(fā)電設(shè)備的安徽寧國(guó)水泥廠(chǎng)4000t/d帶有四級(jí)預(yù)熱器預(yù)分解窯的6480kW純中低溫余熱發(fā)電工程的可行性研究報(bào)告、施工圖設(shè)計(jì)、施工駐廠(chǎng)報(bào)務(wù)任務(wù)并參與了日方贈(zèng)送設(shè)備的具體談判工作。該電站于1997年投入正常生產(chǎn)運(yùn)行，經(jīng)過(guò)對(duì)窯頭熟料冷卻機(jī)冷卻風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造后（改造為循環(huán)風(fēng)，使冷卻機(jī)余風(fēng)由200℃～300℃提高至360℃），僅利用窯頭熟料冷卻機(jī)廢氣余熱（165300Nm3/h--360℃↓91℃）及窯尾預(yù)熱器廢氣余熱（258550Nm3/h—350℃↓250℃）實(shí)現(xiàn)了發(fā)電6480kW的目的。在這套純余熱發(fā)電技術(shù)裝備中，采用的汽輪機(jī)即為適于水泥窯廢氣余熱品位及余熱分布的特種汽輪機(jī):二級(jí)低參數(shù)混壓進(jìn)汽式（補(bǔ)汽式）汽輪機(jī)，其原理及參數(shù)見(jiàn)圖一。
 
    圖一.二級(jí)混壓進(jìn)汽式汽輪機(jī)原理及參數(shù)分布（日本NEDO贈(zèng)送）
　　上述這臺(tái)汽輪機(jī)無(wú)論其結(jié)構(gòu)方式還是參數(shù)配置國(guó)內(nèi)是沒(méi)有先例的（在中小型汽輪機(jī)設(shè)計(jì)制造方面，在本文發(fā)表之前，國(guó)內(nèi)僅能生產(chǎn)一個(gè)進(jìn)汽口—即僅為主進(jìn)汽口的汽輪機(jī)，其進(jìn)汽參數(shù)為1.2～1.6MPa-280～340℃、1.3MPa-340℃、1.6MPa-340℃、2.4MPa-385℃、3.43MPa-435℃等），該臺(tái)汽輪機(jī)整機(jī)內(nèi)效率為77.5%，連同發(fā)電機(jī)在內(nèi)的總效率為75.5%。該工程日方所贈(zèng)送的全套設(shè)備造價(jià)約合15億日元，寧國(guó)水泥廠(chǎng)配套資金約2800萬(wàn)元人民幣。
● 為了實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化裝備的純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院在充分消化吸收日本人贈(zèng)送給安徽寧國(guó)水泥廠(chǎng)純中低溫余熱發(fā)電全套設(shè)備中的混壓進(jìn)汽式（補(bǔ)汽式）汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)后，由于中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院承擔(dān)的“八五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)課題《雙流低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)及螺桿膨脹機(jī)的研究開(kāi)發(fā)》工作遇到了困難。天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院與杭州汽輪機(jī)廠(chǎng)、杭州錢(qián)潮建材股份公司合作于1997年承擔(dān)了國(guó)家建材局部門(mén)研究開(kāi)發(fā)項(xiàng)目——也為中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院“八五”國(guó)家重大科技攻關(guān)課題的延續(xù)項(xiàng)目——《水泥廠(chǎng)中低溫余熱發(fā)電專(zhuān)用設(shè)備——混壓進(jìn)汽式（補(bǔ)汽式）汽輪機(jī)的研究開(kāi)發(fā)》項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)近兩年的研究、實(shí)驗(yàn)，首臺(tái)樣機(jī)——4500kW混壓進(jìn)汽式（補(bǔ)汽式）汽輪機(jī)應(yīng)用于杭州錢(qián)潮建材股份有限公司1000t/d帶五級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯4500kW以流化床鍋爐為補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱電站（該電站之所以仍采用補(bǔ)燃發(fā)電，主要考慮：一旦混壓進(jìn)汽即補(bǔ)汽不成功，將補(bǔ)汽系統(tǒng)自發(fā)電熱力系統(tǒng)中切除后，電站仍能正常運(yùn)行發(fā)電，除電站經(jīng)濟(jì)效益不能達(dá)到預(yù)期效果外，不致于使電站不能生產(chǎn)運(yùn)行而給水泥廠(chǎng)造成更大的損失），該電站（包括混壓進(jìn)汽系統(tǒng)）于2000年7月1日并網(wǎng)發(fā)電成功至9月6日全套電站通過(guò)生產(chǎn)運(yùn)行考核，噸熟料余熱發(fā)電能力比標(biāo)準(zhǔn)單級(jí)進(jìn)汽汽輪機(jī)機(jī)組提高7.2Kw以上，其汽輪機(jī)原理及參數(shù)見(jiàn)圖二。
    
      圖二.混壓進(jìn)汽式汽輪機(jī)原理及參數(shù)分布（國(guó)內(nèi)研究制造）
    這臺(tái)汽輪機(jī)的整機(jī)內(nèi)效率達(dá)到了74.4%，連同發(fā)電機(jī)在內(nèi)的總效率達(dá)到了71.5%，這臺(tái)機(jī)組在研制過(guò)程中，由于未能很好地解決速關(guān)閥及穩(wěn)定補(bǔ)汽參數(shù)等措施使補(bǔ)汽很困難（必須在補(bǔ)參數(shù)數(shù)基本不波動(dòng)不波動(dòng)的情況下才能補(bǔ)入汽輪機(jī)）。但盡管如此，這臺(tái)機(jī)組的試制及試運(yùn)，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)水泥工業(yè)純中低溫余熱電站全套裝備的國(guó)產(chǎn)化、為在國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)推廣應(yīng)用純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)摸索了裝備設(shè)計(jì)、制造技術(shù)經(jīng)驗(yàn)（即將該臺(tái)機(jī)組的補(bǔ)汽技術(shù)應(yīng)用到國(guó)產(chǎn)進(jìn)汽參數(shù)為1.2～1.6MPa-280～340℃的一個(gè)進(jìn)汽口的標(biāo)準(zhǔn)汽輪機(jī)后，可設(shè)計(jì)制造出適于水泥窯純中低溫余熱發(fā)電所需的特種汽輪機(jī)—低參數(shù)混壓進(jìn)汽式（補(bǔ)汽式）汽輪機(jī)，與帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電工藝及裝備技術(shù)結(jié)合后取消補(bǔ)燃鍋爐，形成完整的水泥窯純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備并可保證安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、高效地投入生產(chǎn)運(yùn)行），將在國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)二十一世紀(jì)中低溫余熱電站熱力循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、裝備技術(shù)設(shè)計(jì)及制造、國(guó)產(chǎn)化純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用方面引進(jìn)革命性變化并與新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)、帶補(bǔ)燃鍋爐的中低溫余熱發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用有同等重要的意義。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)成果已于2000年12月份通過(guò)了國(guó)家建材局的技術(shù)鑒定。
　　經(jīng)過(guò)從事余熱發(fā)電技術(shù)開(kāi)發(fā)工作的技術(shù)人員及國(guó)內(nèi)水泥生產(chǎn)企業(yè)、余熱發(fā)電各類(lèi)裝備制造企業(yè)的十余年的共同努力，目前我國(guó)水泥工業(yè)能夠安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、高效地采用如下三種類(lèi)型的余熱發(fā)電技術(shù)及裝備：（1）利用水泥窯150℃～900℃的高、中、低溫廢氣余熱進(jìn)行發(fā)電，其發(fā)電能力可以達(dá)到——在每公斤水泥熟料熱耗為6562KJ的條件下，每噸水泥熟料發(fā)電能力大于195kW；（2）利用流化床補(bǔ)燃鍋爐技術(shù)，將水泥窯150℃～450℃的中、低溫廢氣余熱全部回收并用以發(fā)電，根據(jù)廢氣余熱溫度的不同，余熱發(fā)電能力可以達(dá)到每噸水泥熟料32～50kW；（3）利用純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)，將水泥窯150℃～450℃的廢氣余熱全部轉(zhuǎn)換為熱能，根據(jù)廢氣余熱溫度的不同，在熟料熱耗不變的條件下，每噸水泥熟料余熱發(fā)電能力為25～48kW。
　　對(duì)于中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院：
　　根據(jù)其所承擔(dān)的課題任務(wù)，中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院匯同天津大學(xué)等有關(guān)單位對(duì)雙流低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)及螺桿式膨脹機(jī)進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究工作，先后在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究開(kāi)發(fā)成功了5kW及150kW的兩相流螺桿式膨脹機(jī)并開(kāi)發(fā)制造出了600kW樣機(jī)，其整機(jī)內(nèi)效率達(dá)到了60%左右。由于國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、制造、材料技術(shù)水平的限制，螺桿膨脹機(jī)的大型化問(wèn)題目前遇到了暫時(shí)難以克服的困難。同時(shí)由于單臺(tái)機(jī)組發(fā)電能力的限制，使其難以在實(shí)際工程中推廣應(yīng)用，因此這項(xiàng)技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)工作處于停頓狀態(tài)。
　　對(duì)于南京水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院：
　　“八五”期間，南京水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院沒(méi)有承擔(dān)國(guó)家的余熱發(fā)電技術(shù)攻關(guān)任務(wù)，但其在水泥窯純中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備的研究、開(kāi)發(fā)方面同樣做了積極的、有意義的探索，為江西萬(wàn)年水泥廠(chǎng)2000t/d帶有四級(jí)預(yù)熱器的預(yù)分解窯利用窯尾約180000Nm3/h—410℃及窯頭熟料冷卻機(jī)約140000 Nm3/h——250℃的廢氣余熱設(shè)計(jì)投產(chǎn)了一套3000kW（汽輪機(jī)為：一個(gè)進(jìn)汽口的國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)汽輪機(jī)，其進(jìn)汽參數(shù)為1.2MPa-280℃）純中低溫余熱電站。盡管由于當(dāng)時(shí)國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)的限制及其它設(shè)備、該院熱力循環(huán)系統(tǒng)及參數(shù)配置技術(shù)的限制，使該條水泥窯具有的3600kW余熱發(fā)電能力僅能達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行的1700～2100kW，但確為純中低溫余熱電站國(guó)產(chǎn)化裝備在水泥企業(yè)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)運(yùn)行提供了可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)，也為實(shí)現(xiàn)純中低溫余熱電站系統(tǒng)配置技術(shù)及裝備設(shè)計(jì)、制造國(guó)產(chǎn)化貢獻(xiàn)了力量。
　　綜上所述，經(jīng)過(guò)十余年的艱苦努力，我國(guó)水泥工業(yè)無(wú)論是高溫，還是中溫、低溫廢氣余熱可全部回收轉(zhuǎn)換為電能并實(shí)現(xiàn)了余熱發(fā)電工藝及裝備的國(guó)產(chǎn)化目標(biāo)，為二十一世紀(jì)我國(guó)水泥工業(yè)中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備在水泥、鋼鐵、冶金、化工等行業(yè)的推廣應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的工程設(shè)計(jì)技術(shù)、裝備設(shè)計(jì)及制造技術(shù)、生產(chǎn)運(yùn)行管理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)，為我國(guó)節(jié)能技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了條件。
2 中低溫余熱發(fā)電技術(shù)的理論基礎(chǔ)
    目前，所有的熱能—?jiǎng)恿Γ▋H能熱能通過(guò)某種工質(zhì)而轉(zhuǎn)換為動(dòng)力，本文特指為熱力發(fā)電廠(chǎng)）轉(zhuǎn)換技術(shù)之理論基礎(chǔ)均基于朗肯循環(huán)理論，僅僅是由于熱能的不同（如：燃煤、燃?xì)?、燃油、核能、工業(yè)余熱、地?zé)?、垃圾焚燒等）、熱?動(dòng)力轉(zhuǎn)換過(guò)程中所采用的工質(zhì)不同（如：水及水蒸氣、有機(jī)物、油類(lèi)等）、根據(jù)熱源溫度同時(shí)為提高循環(huán)效率所采用的工質(zhì)參數(shù)及實(shí)際循環(huán)方式不同（如：超高壓超高溫、高壓高溫、中壓中溫、低壓低溫、回?zé)嵫h(huán)、回?zé)嵩傺h(huán)、抽汽供熱循環(huán)等）使熱能-動(dòng)力轉(zhuǎn)換過(guò)程（熱力發(fā)電廠(chǎng)）名稱(chēng)不同，有的稱(chēng)為火力發(fā)電廠(chǎng)、有的稱(chēng)為核電廠(chǎng)、垃圾電廠(chǎng)、熱電廠(chǎng)、余熱電站等等。由于本文所述為余熱發(fā)電技術(shù)，同時(shí)國(guó)內(nèi)由于制造成本、安全、供應(yīng)、環(huán)保的限制，使熱能-動(dòng)力轉(zhuǎn)換過(guò)程中所采用的工質(zhì)僅能采用水及水蒸氣，因此本文所述的中低溫余熱發(fā)電技術(shù)中：熱能-動(dòng)力轉(zhuǎn)換僅指廢氣余熱轉(zhuǎn)換為電能并稱(chēng)其為余熱電站、熱源僅指工業(yè)廢氣余熱、工質(zhì)為水及水蒸氣。
2.1 幾個(gè)基本概念
2.1.1廢氣余熱品為的界定
　　　對(duì)于熱能-動(dòng)力轉(zhuǎn)換設(shè)備------蒸汽輪機(jī)而言,國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的中小型汽輪機(jī)按進(jìn)汽參數(shù)分為: 高壓高溫機(jī)組,進(jìn)汽壓力大于3.43Mpa進(jìn)汽溫度為435-555℃；中壓中溫（及次中壓中溫）機(jī)組，,進(jìn)汽壓力為2.45-3.43Mpa進(jìn)汽溫度為340-435℃；低壓低溫機(jī)組, 進(jìn)汽壓力小于2.45Mpa進(jìn)汽溫度為280-340℃。根據(jù)汽輪機(jī)進(jìn)氣參數(shù)，考慮利用廢氣余熱生產(chǎn)水蒸氣所需傳熱溫差的要求，水泥窯余熱品位應(yīng)當(dāng)確定為：
    高溫廢氣余熱：廢氣溫度大于650℃
    中溫廢氣余熱：廢氣溫度350～650℃
    低溫廢氣余熱：廢氣溫度小于350℃
2.1.2 高、中、低溫余熱電站的界定
    根據(jù)余熱電站利用的廢氣余熱品位及余熱電站是否除利用余熱外再另補(bǔ)充燃料的情況，余熱電站分為純余熱電站及補(bǔ)燃余熱電站兩種。當(dāng)余熱電站僅利用余熱來(lái)發(fā)電時(shí)，稱(chēng)為純余熱電站，其根據(jù)利用的廢氣余熱品位又分為：當(dāng)廢氣余熱溫度為650℃以上時(shí)，稱(chēng)為純高、中、低溫余熱電站-簡(jiǎn)稱(chēng)為“高溫余熱電站”；當(dāng)廢氣溫度為350℃～650℃時(shí)，稱(chēng)為純中、低溫余熱電站—簡(jiǎn)稱(chēng)“純中溫余熱電站”；當(dāng)廢氣溫度為小于350℃時(shí)，稱(chēng)“純低溫余熱電站”（本文所述“純中、低溫余熱電站”包括“純低溫余熱電站”）。當(dāng)余熱電站除利用余熱外又補(bǔ)充燃料時(shí)，稱(chēng)為補(bǔ)燃余熱電站，并根據(jù)利用的余熱品位，與純余熱電站一樣分為：“補(bǔ)燃高溫余熱電站”、“補(bǔ)燃中溫余熱電站”、“補(bǔ)燃低溫余熱電站”，本文所述“補(bǔ)燃中低溫余熱電站”同樣包括“補(bǔ)燃低溫余熱電站”。
2.1.3 水及水蒸氣飽和溫度、水蒸氣過(guò)熱度、換熱溫差窄點(diǎn)
    水在某一恒定壓力下進(jìn)行加熱，在此過(guò)程中一般來(lái)講有如下三個(gè)過(guò)程：第一個(gè)過(guò)程，水在常溫下被逐步加熱至某一溫度tb,在此溫度下水開(kāi)始逐漸產(chǎn)生蒸汽，其蒸汽溫度與水溫相同為tb；第二個(gè)過(guò)程，水繼續(xù)被加熱時(shí)水溫tb將不再變化，而產(chǎn)生的溫度為tb的蒸汽將不斷增加至水全部變?yōu)檎羝坏谌齻€(gè)過(guò)程，水全部變?yōu)檎羝罄^續(xù)加熱，則水蒸氣的溫度將不斷升高至tz，其具體過(guò)程見(jiàn)圖三：
           
                     圖三.水及水蒸汽的變化過(guò)程示意圖
    在上述三個(gè)變化過(guò)程中，水變?yōu)檎羝臏囟确Q(chēng)為飽和溫度（tb），其對(duì)應(yīng)的水稱(chēng)為飽和水、蒸汽為飽和蒸汽；第三個(gè)過(guò)程結(jié)束后產(chǎn)生的蒸汽為過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽溫度tz與飽和溫度tb之差（tz-tb）稱(chēng)為水蒸氣過(guò)熱度。對(duì)于不同的壓力P，飽和溫度tb是不同的（見(jiàn)表一）。在水及水蒸氣被熱源（廢氣）加熱過(guò)程中，熱源與水及水蒸氣間必將存在換熱溫差，并且熱源溫度必須高于水及水蒸氣溫度，同時(shí)在此換熱過(guò)程中的某一位置存在最小溫差點(diǎn)，此點(diǎn)稱(chēng)為換熱溫差窄點(diǎn)△tmim.
          表一 水及水蒸氣壓力與飽和溫度關(guān)系表 
          
2.1.4熱量與
    一般通過(guò)熱平衡的方法，即通過(guò)熱量的收入與支出來(lái)分析評(píng)價(jià)某一熱工過(guò)程，進(jìn)而確定熱效率。但是熱平衡評(píng)價(jià)方法是基于熱力學(xué)第一定律，即能量收入與支出之和必須是零。它僅表示能源在量方面的利用情況，而并不涉及能質(zhì)。能質(zhì)的表現(xiàn)方式是考察能源對(duì)環(huán)境而言所能作的最大有用功，它是基于熱力學(xué)第二定律：熱量只能從高溫?zé)嵩磦鬟f給低溫?zé)嵩?，因此，并不是所有的熱量都能作功，溫度愈?作功能力愈大，環(huán)境溫度下的熱量不能作功。通過(guò)對(duì)余熱發(fā)電熱力循環(huán)過(guò)程進(jìn)行能質(zhì)分析和評(píng)價(jià)，可以對(duì)余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行更深入的分析從而找出構(gòu)成合理、高效的余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)的方法。
    能質(zhì)的評(píng)價(jià)分析是通過(guò)“平衡”（exergy-balance）來(lái)完成的。它與熱平衡的區(qū)別在于：熱平衡是基于供應(yīng)熱量與消耗熱量（包括所獲得的有用功折算熱量）之和必須是零，二者在量上是相等的; 平衡則基于供應(yīng) 與消耗 （包括所獲得的有用功）之差必須大于零，或者說(shuō)供應(yīng)必須大于各項(xiàng)消耗之和。這是因?yàn)闊峁み^(guò)程存在不可逆性，總是存在著損失。熱平衡分析法不考慮過(guò)程是否可逆、傳熱方向、傳熱溫差等等，而平衡則要考慮由于不可逆因素（如傳熱溫差的大?。┑挠绊懀顾哪茉吹淖鞴δ芰Πl(fā)生變化。由于供應(yīng)熱與消耗熱之間存在著溫差，這樣，雖然兩者之間供應(yīng)熱量與消耗熱量相等，但供應(yīng)熱量的作功能力比所消耗熱量的作功能力要大得多，其差值即為損失，其中由于設(shè)備、管道輸送等具體技術(shù)原因形成的損失稱(chēng)為“技術(shù)損失”，而由于傳熱過(guò)程必須有溫差等原因造成的損失稱(chēng)為“固有損失”。因此的平衡分析反映了過(guò)程的方向性和不可逆程度，同時(shí)進(jìn)一步揭示了能的本質(zhì)，即利用“效率”來(lái)評(píng)價(jià)熱工過(guò)程能夠在本質(zhì)上反映這一熱工過(guò)程的實(shí)際情況。
2.1.4.1 的概念
    能有熱能、機(jī)械能、電能、化學(xué)能等多種形式。利用能的最終目的是轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉?因此，的物理意義就是：對(duì)某一狀態(tài)的能在可逆條件下過(guò)渡到環(huán)境狀態(tài)時(shí)能夠最大限度的轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉@一共性的量度。與余熱發(fā)電相關(guān)的熱能，其與溫度成正比，計(jì)算方法如下：
（1） 氣體與固體的顯熱
    設(shè)工質(zhì)（氣體與固體）在某一設(shè)備中進(jìn)行可逆穩(wěn)定的流動(dòng)過(guò)程（見(jiàn)圖四），則進(jìn)入系統(tǒng)和流出系統(tǒng)的能量是相等的。如忽略進(jìn)口和出口處工質(zhì)的動(dòng)能和位能差，則可寫(xiě)出能量平衡方程（a）和熵方程（b）：
能量方程：h1+∫dq= h2+Ws………………………………………(a)
熵方程：S1+∫dq/T= S2 …………………………………………(b)
式中：h1、h2-----工質(zhì)在狀態(tài)1和2時(shí)的焓；
     s1、s2-----工質(zhì)在狀態(tài)1和2時(shí)的熵；
     q------系統(tǒng)吸收或放出的熱量；
     Ws------系統(tǒng)所作的功；
     T-------熱源的絕對(duì)溫度。
            
                    圖四：穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程的能量及熵平衡
    設(shè)環(huán)境溫度為T(mén)0，并以T0乘方程（b）后與方程(a)相減可得：
    h1-T0S1-∫(T0/T)dq+∫dq= h2-T0S2+Ws
    整理后上式可寫(xiě)成：
    Ws=（h1- h2）-T0（S1- S2）+∫(1-T0/T)dq ……………………(c)
    如果沒(méi)有熱源存在，即dq=0，再令狀態(tài)2處于環(huán)境狀態(tài)，以下標(biāo)0表示，那么式(c)變?yōu)?
    Ws=（h1- h0）-T0（S1- S0） …………………………………(d)
    由于過(guò)程是可逆的，因此WS即是氣體或固體的顯熱在狀態(tài)1下變化到環(huán)境狀態(tài)時(shí)對(duì)環(huán)境所做的最大有用功，即狀態(tài)1的工質(zhì)熱能ψ=Ws。
    根據(jù)定壓過(guò)程焓及熵的定義,（d）式可寫(xiě)成
    ψ=(CpT1•T1-CpT0•T0)-T0[CpT1•Ln(T1/273)-CpT0•Ln(T0/273)]
…………………………(d)
    上式中工質(zhì)定壓比熱CpT1和CpT0數(shù)值相差較小，近似寫(xiě)成：
ψ=(CpT1•t1-T0•CpT1•Ln(T1/ T0)  ……………………………(e)
式中：T-----絕對(duì)溫度K
      CpT1----為工質(zhì)在溫度為T(mén)1時(shí)的定壓比熱
      t-------為攝氏溫度℃
   式(e)僅適用于定壓過(guò)程
（2） 各種筒體表面的散熱
    對(duì)于溫度為恒溫T的筒體表面，其散熱量為Q，由于散熱過(guò)程不與工質(zhì)相聯(lián)系，所以散熱量Q的做功能力僅與T及環(huán)境溫度T0有關(guān)，相當(dāng)于在T與T0之間進(jìn)行一個(gè)可逆的卡諾循環(huán)。筒體表面散熱量Q對(duì)環(huán)境所做的功：
    Ws=(1-T0/T)Q  ………………………………………………(f)
    根據(jù)卡諾定理及 的定義，Ws即是熱量Q的最大有用功，也就是筒體表面散熱量Q的ψ:
    ψ= Ws=(1-T0/T)Q
    如果筒體各部分表面溫度T是變化的，那么應(yīng)分別計(jì)算各部分的。全部表面的散熱ψ：
    ψ=∫Q0(1-T0/T)dQ  …………………………………………(g)
（3）燃料燃燒的熱量
    根據(jù)Rant提出的近似式，高位發(fā)熱量為Q的燃料所具有的最大作功能力Ws=0.95Q。因此，燃料本身所具有的:
    ψ=Ws=0.95Q   ………………………………………………(h)
(4) 電功率形成的
    根據(jù)Rant理論，任何一個(gè)熱力過(guò)程都是為了獲得有用功，只不過(guò)由于熱力過(guò)程的不同，所獲得的有用功形式不同（如：電能、機(jī)械能、環(huán)境舒適度等），而電能是100%的有用功，即電功率形成的也就是電功率本身，也即:
    ψ=De   …………………………………………………………(i)
2.1.4.2熱效率、效率
    熱力過(guò)程的熱效率是指熱力過(guò)程所獲得的有用功（折算成熱量）與熱力過(guò)程所供應(yīng)的所有熱量（包括熱力過(guò)程所消耗的有用功折算出的熱量）之比值，而效率則為熱力過(guò)程所獲得的有用功與熱力過(guò)程所供應(yīng)的所有供應(yīng)之比值。
2.2 朗肯循環(huán)
    朗肯循環(huán)是一典型的熱工過(guò)程，也是理想化的熱能（蒸汽）--動(dòng)力循環(huán)，是各種復(fù)雜的蒸汽動(dòng)力循環(huán)的基本循環(huán)，是研究復(fù)雜循環(huán)的理論基礎(chǔ)，其原理及循環(huán)過(guò)程分別見(jiàn)圖五、圖六。
           
                圖五:朗肯循環(huán)原理圖
                              
                圖六:朗肯循環(huán)過(guò)程圖(T-S圖)
    汽輪機(jī)排汽2（一般為絕對(duì)壓力0.007 ～0.01Mpa并含有若干水份的39～45℃飽和蒸汽及水混合物）經(jīng)冷凝器全部凝結(jié)成凝結(jié)水3后（水溫仍為39～45℃）再經(jīng)給水泵升壓至鍋爐給水壓力4（由于給水泵做功，使水溫升高1～2℃），在鍋爐內(nèi)通過(guò)燃燒燃料M將水加熱至給水壓力下的飽和溫度5、繼續(xù)加熱使之全部變?yōu)榻o水壓力下的飽和蒸汽6、再繼續(xù)加熱為給水壓力下的過(guò)熱蒸汽1，過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)De后自汽輪機(jī)排汽排出為2，自此完成一個(gè)熱能---動(dòng)力循環(huán)。
    在上述循環(huán)中做了如下假設(shè)：鍋爐燃料燃燒放熱量全部被工質(zhì)（水及水蒸氣）吸收而沒(méi)有損失，汽輪機(jī)在蒸汽膨脹做功過(guò)程中及推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)沒(méi)有任何做功損失，水及水蒸氣在輸送過(guò)程中沒(méi)有任何壓力、溫度、流量損失。假設(shè)：循環(huán)過(guò)程中各點(diǎn)的工質(zhì)焓分別為h1、h2、h3、h4、h5、h6，則其：
    循環(huán)發(fā)電功率De= h1- h2
    循環(huán)放熱量（工質(zhì)）即通過(guò)冷凝器被冷卻水帶走的熱量q2=h2- h3
    循環(huán)耗功率（工質(zhì)）即給水泵耗功Dg=h4- h3
    循環(huán)供應(yīng)熱量（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：循環(huán)吸熱量）即燃料消耗量q1=M=h1- h4
    循環(huán)供應(yīng) ，即消耗的燃料ψq1=0.95q1
    循環(huán)凈發(fā)電功率 D0= De-Dg
    循環(huán)熱效率η=（De-Dg）/ q1=( q1- q2)/ q1=1- (h1- h2)/( h1- h4)
    循環(huán)效率ηψ=（De-Dg）/ψq1
    通過(guò)對(duì)上述朗肯循環(huán)的分析，提高其循環(huán)熱效率及效率（即在消耗同樣熱量的條件下多發(fā)電）的措施有如下三點(diǎn)結(jié)論：
(1)提高汽輪機(jī)進(jìn)汽溫度（即鍋爐出口蒸汽溫度）可提高循環(huán)熱效率及效率（不再用理論推導(dǎo)證明）。如：
    假設(shè)利用1000Kg/h-3.43Mpa-350℃蒸汽進(jìn)行朗肯循環(huán)發(fā)電，其汽輪機(jī)排汽壓力為0.007Mpa，此時(shí)該循環(huán)的各點(diǎn)工質(zhì)焓為：h1=3104kJ/Kg、h2=2080kJ/kg、h3=163.8kJ/kg、h4=167.38kJ/kg,其：
    循環(huán)發(fā)電功率De=(3104-2080)x1000/3600=284.4KW
    循環(huán)耗功率Dg=(167.38-163.8)x1000/3600=0.994KW
    循環(huán)吸熱量（燃料消耗量）q1=(3104-167.38)x1000/3600=815.72KW
(70.15x104x4.1868KJ/h)
    循環(huán)供應(yīng)ψq1 =774.9kW
    循環(huán)熱效率η=（284.4-0.994）/815.72=34.74%
    循環(huán)效率ηψ=（284.4-0.994）/774.9=36.6%
    再假設(shè)利用1000kg/h-3.43Mpa-435℃蒸汽進(jìn)行朗肯循環(huán)發(fā)電,其汽輪機(jī)排汽壓力仍為0.007Mpa,此時(shí)該循環(huán)的各點(diǎn)工質(zhì)焓為:h1=3300kJ/kg、h2=2180kJ/kg、h3=163.8kJ/kg、h4=168.28kJ/kg,其:
    循環(huán)發(fā)電功率De=(3300-2180)x1000/3600=311.1KW
    循環(huán)耗電率Dg=(168.28-163.8)x1000/3600=1.24KW
    循環(huán)吸熱量(燃料消耗量)q1=(3304-168.28)x1000/3600=871.03KW (74.91x104x4.1868kJ/h)
    循環(huán)供應(yīng)ψq1=827.5kW
    循環(huán)熱效率η=（311.1-1.24）/871.03=35.58%
    循環(huán)效率ηψ=（311.1-1.24）/827.5=37.4%
    利用上述實(shí)際計(jì)算方法同樣可以證明:
(2)提高汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力(即鍋爐出口蒸汽壓力)可提高循環(huán)熱效率及效率。
(3)降低汽輪機(jī)排汽壓力可提高循環(huán)熱效率及效率。
    在實(shí)際工程中，由于材料、水及水蒸氣特性的限制，對(duì)于余熱發(fā)電由于余熱熱源溫度的限制，進(jìn)汽輪機(jī)的蒸汽壓力、溫度不可能無(wú)限制提高，因此相應(yīng)的制約了循環(huán)熱效率的提高；同樣，由于汽輪機(jī)排汽受冷卻水溫度（自然狀態(tài)下的水溫）的限制也不可能過(guò)低，也制約了熱效率的提高。因此，在實(shí)際工程中為了提高循環(huán)熱效率及   效率，只能根據(jù)實(shí)際情況盡可能的提高汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力、溫度并盡可能的降低汽輪機(jī)排汽壓力。
    在上述所分析計(jì)算中，由于假設(shè)所消耗的燃料品質(zhì)是一樣的（均為優(yōu)質(zhì)煤），因此，熱效率與效率之間數(shù)值差別不大，也即在常規(guī)的火力發(fā)電廠(chǎng)中用“循環(huán)熱效率”評(píng)價(jià)與用“循環(huán)效率”評(píng)價(jià)，其結(jié)果是基本相同的。
2.3 與余熱發(fā)電技術(shù)相關(guān)的實(shí)用理想熱能（蒸汽）--動(dòng)力循環(huán)
    上述所分析的朗肯循環(huán)是理想化的熱能（蒸汽）--動(dòng)力循環(huán)，但其分析出的提高循環(huán)熱效率的措施則對(duì)于任何實(shí)用的熱能（蒸汽）--動(dòng)力循環(huán)都有相同意義。由于僅借助上述三個(gè)措施限制了循環(huán)熱效率及效率的進(jìn)一步提高，因此為了進(jìn)一步提高循環(huán)熱效率在實(shí)際火力發(fā)電廠(chǎng)工程中所采用的熱能（蒸汽）--動(dòng)力循環(huán)都是在朗肯循環(huán)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的實(shí)用熱能（蒸汽）--動(dòng)力循環(huán)：蒸汽再熱循環(huán)、抽汽回?zé)嵫h(huán)、蒸汽再熱回?zé)嵫h(huán)等，而對(duì)于余熱發(fā)電，則由于廢氣溫度的限制，在實(shí)際工程中采用的都是由抽汽回?zé)嵫h(huán)發(fā)展起來(lái)的余熱發(fā)電熱力循環(huán)。為了分析余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)的構(gòu)成、循環(huán)熱效率、循環(huán) 效率、提高余熱發(fā)電量的具體措施、余熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向，本文對(duì)理想的抽汽回?zé)嵫h(huán)做對(duì)比計(jì)算分析（由于篇幅所限，不再做理論推導(dǎo)分析）。理想回?zé)嵫h(huán)原理及循環(huán)過(guò)程見(jiàn)圖七、圖八：
    
                      圖七:三級(jí)回?zé)峄匮h(huán)原理圖
               
                   圖八:三級(jí)回?zé)嵫h(huán)過(guò)程圖(T-S圖)
    汽輪機(jī)排汽2經(jīng)冷凝器全部凝結(jié)成凝結(jié)水3后（水溫為t3=39～45℃）經(jīng)凝結(jié)水泵送入第Ⅲ級(jí)回?zé)峒訜崞鳎訜崞鳠嵩礊槠麢C(jī)第Ⅲ級(jí)回?zé)岢槠?，其出水溫度為t3’；出第Ⅲ級(jí)回?zé)峒訜崞鞯乃龠M(jìn)入第Ⅱ級(jí)回?zé)峒訜崞鳎訜崞鳠嵩礊槠麢C(jī)第Ⅱ級(jí)回?zé)岢槠?，其出水溫度為t3′′;出第Ⅱ級(jí)回?zé)峒訜崞鞯乃?jīng)過(guò)水泵升壓后再進(jìn)入第Ⅰ級(jí)回?zé)峒訜崞鳎訜崞鳠嵩礊槠麢C(jī)第Ⅰ級(jí)回?zé)岢槠?，其出水溫度為t4；出第Ⅰ級(jí)回?zé)峒訜崞鞯乃M(jìn)入鍋爐后通過(guò)燃燒燃料M將水繼續(xù)加熱至給水壓力P4下的飽和溫度t5，繼續(xù)加熱使之全部變?yōu)榻o水壓力P4下的飽和蒸汽，再繼續(xù)加熱為給水壓力P4（理想循環(huán)中P4=P1）即蒸汽壓力P1下的過(guò)熱蒸汽t1，過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電De后自汽輪機(jī)排出為2，自此完成一個(gè)抽汽回?zé)嵫h(huán)。根據(jù)抽汽回?zé)嵫h(huán)理論中:利用回?zé)岢槠訜崞麢C(jī)凝結(jié)水從而最大限度地提高循環(huán)效率的方式為---極限回?zé)嵫h(huán)的原理（極限回?zé)嵫h(huán)為：設(shè)無(wú)窮個(gè)回?zé)峒訜崞骷盁o(wú)窮個(gè)回?zé)岢槠?，利用回?zé)岢槠麑⑵麢C(jī)凝結(jié)水由凝結(jié)水溫度t3逐級(jí)加熱至鍋爐給水壓力P4下的飽和溫度t5），在工程中考慮設(shè)備、熱力系統(tǒng)配置的實(shí)際可能性，實(shí)際采用的回?zé)嵫h(huán)均為遵循等焓升分配理論而確定的有限級(jí)抽汽回?zé)嵫h(huán)，即回?zé)岢槠?jí)數(shù)及抽汽參數(shù)按著將汽機(jī)凝結(jié)水3所對(duì)應(yīng)的焓h3加熱至鍋爐給水壓力P4下的飽和水焓h5之總焓升平均分配成若干段后，每一段焓升對(duì)應(yīng)一級(jí)回?zé)岢槠?，而每一?jí)回?zé)岢槠麉?shù)及抽汽量加熱汽機(jī)凝結(jié)水（鍋爐給水）后使汽機(jī)凝結(jié)水的焓升（溫度升高值）均相等的原則來(lái)確定回?zé)岢槠?jí)數(shù)及抽汽參數(shù)。
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