能源与动力工程论文（优秀论文推荐））

3.0 闻远设计 2023-05-21 57 4 24.56KB 6 页免费

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能源与动力工程论文（优秀论文推荐））

伴随着我国社会经济的快速发展和工业化进程的不断发展,热电厂也取得了突飞猛进的发展,电

力资源是人们日常生产生活中所必不可少的动力资源之一,也是目前人类所使用的最清洁的能源

之一。要不断提高热电能源的利用效率,保障人们的生产生活用电,下面是搜索整理的能源与动

力工程论文 6篇，以供参考。

　　能源与动力工程论文第一篇：工业余热发电热力系统设计及其优化

　摘要：本文构建了余热锅炉和汽轮机的数学模型，提出了余热发电项目热力系统的优化设计

方法。并利用典型案例证明了存在余热锅炉最佳设计压力，使得系统发电量最大，为提高余热

电站发电量提供了方法。

关键词：余热发电; 热力系统; 工业余热; 优化设计;

Thermal System Design and Optimization of Industrial Waste Heat Power Generation

Bai Zhong-hua Wang Ting-ting Xu Wen-bo Miao Chang-hai Yu Zong-ze

　 Abstract：This paper constructs the mathematical model of waste heat boiler and steam turbine,

and puts forward the optimization design method of thermal system of waste heat power generation

project. A typical case is used to prove the existence of the optimal design pressure of the HRSG,

which makes the system generate the maximum power, which provides a method to improve the

power generation of the waste heat power station.

为缓解我国经济发展与能源禀赋之间的矛盾，国家将节能减排作为基本国策。我国工业余热资

源丰富，广泛分别于工业各行业生产过程。据统计，余热资源约占其燃料消耗总量的 17%～

67%，其中可回收率达 60%，工业余热领域节能潜力巨大。钢铁生产中的烧结机冷却烟气，水

泥生产的窑头和窑尾烟气，玻璃生产中炉窑的烟气，陶瓷生产的隧道窑烟气，电石生产的窑炉

烟气都是利用潜力很高的余热资源。近年来，随着在水泥窑上的成功应用和推广，余热发电技

术逐步向其他高耗能行业扩展。但目前在余热发电技术领域，仍广泛存在烟气余热利用率不

高，热力系统设计不合理等问题，为提高工业余热利用水平，提升余热发电精细化设计水平，

研究余热发电优化设计技术十分必要。

目前，国内外学者在余热发电领域进行了广泛的研究，其中董帅等人研究了锅炉余热深度利用

技术，刘永明等人研究了水泥窑头 AQC 余热锅炉设计技术，陈希习、朱桐江等研究了余热发

电设备的选型计算问题，康建喜等人研究了陶瓷工业烟气余热锅炉设计技术。但对于余热发电

热力系统的优化设计研究仍处于空白。

本文提供了烟气余热发电热力系统的设计方法，构建了余热发电热力系统数学模型，提出了优

化设计方法，并通过案例进行证实。

　　 1　余热电站热力系统

余热锅炉是将工业烟气的热能转换为蒸汽热能的设备。对于含尘量较大的烟气，一般采用立式

锅炉，烟气侧从锅炉上部进入，下部流出，给水从锅炉下部进入，上部流出，烟气侧和水侧形

成逆流换热，有效增加换热温差，节省换热面积。经过给水泵加压后的给水先进入省煤器，预

热成为该压力下的饱和水，然后进入汽包，饱和水经过下降管进入蒸发器，受热后形成汽水混

合物沿着上升管进入汽包，经过不断的自然循环完成汽化过程。饱和蒸汽进入过热器继续加热

成为过热蒸汽，然后进入分汽缸。

汽轮机是将蒸汽的热能转化为汽轮机动能的设备。高温高压的过热蒸汽在汽轮机中膨胀做功，

驱动叶轮旋转，将蒸汽的热能转化为叶轮的动能，然后带动发电机发出电能。从汽轮机中做完

功的乏汽进入凝汽器，经循环水冷却后形成凝结水，凝结水经除氧后进入余热锅炉，完成一个

完整的热力循环。

　　 2　热力系统设计

在余热发电设计中，烟气的参数是确定的，设计的任务就是根据烟气条件，确定省煤器进口、

蒸发器入口、过热器出口和汽轮机排汽等关键点的温度、压力和焓值，目标是实现余热发电量

最大。

2.1 数学模型

为计算余热发电热力系统参数，特建立以下数学模型：

式中：tjs、tzf、tcs 和tgs 分别为余热锅炉进水温度、蒸发温度、出口蒸汽温度和给水温度，

℃；Δtsdc、Δtjd ℃分别为余热锅炉上端差和节点温差，；Tjy、Tjd、Tpy 分别为余热锅炉进烟

℃温度、节点烟气温度和排烟温度，；Q1、Q2 分别为余热锅炉蒸发过热段和省煤器段的换热

量，kW;h1、h3、h4、h5、h6 分别为过热器出口蒸汽焓、蒸发器进口焓、省煤器进水焓、汽轮

机排汽焓和排汽点等熵焓，kJ/kg;Cy 为烟气的定压比热，kJ/（Nm3℃）；M为烟气流

量，Nm3/s;m 为给水流量，kg/s;S1 为进汽熵，kJ/（kg℃）；P0、Ppq 分别为锅炉压力和汽轮机

排汽压力，MPa；ηs 和ηe 分别为汽轮机相对内效率和发电机效率。Wfd 为发电机输出功率，k

W。

本文采用水和蒸汽热力学性质 IAPWS-IF97 提供的水和蒸汽热力学函数公式计算水和蒸汽的状

态参数，其中，T-P()为已知压力求饱和温度函数；h-PT()为已知压力、温度求焓值函数；h-Pl()

为已知压力求饱和水焓值函数；h-PS()为已知压力、熵求焓值的函数；S-PT()为已知温度、压

力求熵函数。

2.2 设计方法

余热锅炉部分热力系统设计计算一般按照以下过程进行：

(1)确定余热锅炉的压力 P0，计算该压力下对应的饱和温度tzf;

(2)根据温度tzf 和节点温差 Δtjd 计算省煤器出口的烟气温度Tjd;

(3)根据余热锅炉进口烟温Tjy、Tjd 和烟气流量计算烟气在蒸发段和过热段的总放热量 Q1;

(4)根据锅炉进口烟温Tjy 和锅炉上端差 Δtsdc 计算锅炉过热器出口温度tcs;

(5)根据tzf、tcs、P0 分别计算蒸发器进口焓值 h3 和过热器出口焓值 h1，然后结合 Q1 由热平衡

求得过热蒸汽流量 m;

(6)根据给水温度tgs、P0 计算给水焓值 h4;

(7)根据h3、h4 和过热蒸汽流量 m计算省煤器换热量 Q2;

(8)根据Q2、Tjd 计算排烟温度Tpy。

进行原则性热力系统设计时，忽略了余热锅炉高度形成的压力，认为余热锅炉出口蒸汽压力和

进口水压是相同的。

节点温差 Δtjd 是一个重要设计数据，直接影响到余热锅炉的投资，按照工程经验，一般取 15

～18℃。锅炉上端差 Δtsdc 一般取 25～30℃。

过热蒸汽从余热锅炉出口到汽轮机进口，由于管道阻力和散热损失会存在压力降和温度降，但

数值较小，在进行热力系统优化时可忽略，认为汽轮机出口蒸汽参数与锅炉过热器出口蒸汽参

数相同。

汽轮机的进汽点一般在过热蒸汽区，但是汽轮机排汽一般进入了两相区，即湿蒸汽区，无法使

用温度、压力确定其焓值，设计计算时采用相对能效率法。一般汽轮机的排汽压力是已知的，

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摘要：

能源与动力工程论文（优秀论文推荐））伴随着我国社会经济的快速发展和工业化进程的不断发展,热电厂也取得了突飞猛进的发展,电力资源是人们日常生产生活中所必不可少的动力资源之一,也是目前人类所使用的最清洁的能源之一。要不断提高热电能源的利用效率,保障人们的生产生活用电,下面是搜索整理的能源与动力工程论文6篇，以供参考。　　能源与动力工程论文第一篇：工业余热发电热力系统设计及其优化　摘要：本文构建了余热锅炉和汽轮机的数学模型，提出了余热发电项目热力系统的优化设计方法。并利用典型案例证明了存在余热锅炉最佳设计压力，使得系统发电量最大，为提高余热电站发电量提供了方法。关键词：余热发电;热力系统;工业余热;...

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