水泥工業(yè)中低溫余熱發(fā)電技術(shù)及裝備(下)
對于圖八所示理想的帶有三級回?zé)岬难h(huán)系統(tǒng)，在假設(shè)鍋爐產(chǎn)氣量為Z1（kg/h）而消耗的燃料為煤及部分廢氣余熱（廢氣量為V，溫度為t,比熱為CF,環(huán)境溫度為t0=25℃）的條件下，各項參數(shù)計算如下：
循環(huán)發(fā)電功率:
De=(1/3600)[Z1(h1-hⅠ)+(Z1-α1Z1)(hⅠ-hⅡ)+(Z1-α1Z1-α2Z1)( hⅡ
-hⅢ)+(Z1-α1Z1-α2Z1-α3Z1)(hⅢ-h2)] (1)
回?zé)岢槠哂械陌l(fā)電能力：
Ds=(1/3600)[ α1Z1(h1-h2)+ α2Z1(hⅡ-h2)+ α3Z1(hⅢ-h2)] (2)
循環(huán)耗功（給水泵、凝結(jié)水泵）：Dg—忽略不計
循環(huán)吸熱量之一即鍋爐燃料消耗量：
q1=M=(Z1/3600)(h1-h4) (3)
循環(huán)吸熱量之二即廢氣余熱量:
q1’=V•T•CF•(1/3600) (2’)
循環(huán)供應(yīng)：
ψ=0.95q1+[CF•t-(t0+273) CF•ln(t+273)/(t0+273)]V/3600 (2”)
循環(huán)放熱量即通過冷凝器被冷卻水帶走的熱量：
q2=(Z2/3600)(h2-h3) (4)
汽輪機排汽量：
Z2=Z1（1-α1-α2-α3） (5)
循環(huán)熱效率：
η=（q1-q2）/q1 (6)
循環(huán)效率：
ηψ=De/ψ (6’)
上述各式中：
De------kw Ds------kw
Dg------kw q2------kw
q1’------kw Q2------kw
Z1------kg/h ηψ------%
Z2-----kg/h h-------KJ/kg
η-----% V-------Nm3/h
t------℃ CF-------kJ/Nm3℃
ψ-----kW
假設(shè)：一臺12000kw汽輪機及一臺燃料鍋爐（不利用余熱，即V=0） 按圖七組成一個三級回?zé)嵫h(huán)，循環(huán)系統(tǒng)各點參數(shù)如下：
0. De=12000kw
1. 汽輪機進汽(鍋爐產(chǎn)汽):
h1=3300kJ/kg,t1=435℃,P1=3.43Mpa
2. 汽輪機排汽:
h2=2180kJ/kg,t2=39.02℃,P2=0.007Mpa
3. 冷凝器出水:
h3=163.8kJ/kg,t3=39.02℃,P3=0.007Mpa
Ⅲ. Ⅲ級回?zé)岢槠?
hⅢ=2480kJ/kg,tⅢ=91℃,PⅢ=0.075Mpa α3Z1=4070kg/h
Ⅱ. Ⅱ級回?zé)岢槠?
hⅡ=2650kJ/kg,tⅡ=125℃,PⅡ=0.209Mpaα2Z1=980kg/h
Ⅰ. Ⅰ級回?zé)岢槠?
hⅠ=2910kJ/kg,tⅠ=230℃,PⅠ=0.804Mpaα1Z1=5900kg/h
3’. Ⅲ級回?zé)峒訜崞髂Y(jié)水出水:
h3’=368kJ/kg,t3’=88℃
3’’.Ⅱ級回?zé)峒訜崞髂Y(jié)水出水:
h3’’=435kJ/kg,t3’’=104℃
h3’’’. Ⅰ級回?zé)峒訜崞髂Y(jié)水出水:
h3’’’=703kJ/kg,t3’’’=168℃
4. 鍋爐給水: h4=703kJ/kg,t4=168℃,P4=3.43MPa
將上述各點參數(shù)代入式(1)、（2）、（2’）、（2’’）、（3）、（4）、（5）、（6）、（6’）后計算得出：
汽輪機發(fā)電功率：De=12000kw
汽輪機進汽量（鍋爐產(chǎn)汽量）：Z1=42343.66kg/h
回?zé)岢槠烤哂械陌l(fā)電能力：Ds=1663.5kw
循環(huán)吸熱量（鍋爐燃料消耗量）：
q1=M=30546.25kW(26.27x4.1868x106kJ/h
循環(huán)供應(yīng)?。害?29018.9kw
循環(huán)放熱量即通過冷凝器被冷卻水帶走熱量：
q2=18679.9kw(16.06x4.1868x106kJ/h)
汽輪機排汽量：Z2=33353.66kg/h
循環(huán)熱效率：η=38.85%
循環(huán)效率：ηψ=41.35%
對于上述循環(huán)，假設(shè)將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級抽汽回?zé)彡P(guān)閉，即沒有抽汽回?zé)幔ú焕贸槠訜徨仩t給水）則其形成了朗肯循環(huán)，參數(shù)有變化的各點如下：
Ⅲ.Ⅲ級回?zé)岢槠簠?shù)均為0
Ⅱ.Ⅱ級回?zé)岢槠?；參?shù)均為0
Ⅰ.Ⅰ級回?zé)岢槠簠?shù)均為0
3’.Ⅲ級回?zé)峒铀鞒鏊篽3’=163.8Kj/Kg,t3’=39.02℃
3’’. Ⅱ級回?zé)峒訜崞鞒鏊篽3’’=163.8 kJ/kg,t3’’=39.02℃
3’’’.Ⅰ級回?zé)峒訜崞鞒鏊篽3’’’=163.8kJ/kg,t3’’’=39.02℃
4．鍋爐給水：h4=163.8kJ/kg,t4=39.02℃,P4=3.43MPa
將上述各點（包括有回?zé)嵫h(huán)中參數(shù)無變化的各點參數(shù)）代入式（1）、（2）、（2’）、（2’’）、（3）、（4）、（5）、（6）、（6’）后計算得出：
汽輪機發(fā)電功率：De=12000kw
汽輪機進汽量（鍋爐產(chǎn)汽量）：Z1=38571.43kg/h
回?zé)岢槠哂械陌l(fā)電能力：Ds=0kw
循環(huán)吸熱量（鍋爐燃料消耗量）：q1=M=33602KW(28.9x4.1868x106KJ/h
循環(huán)供應(yīng)?。害?31922kw
循環(huán)放熱量即通過冷凝器被冷卻水帶走熱量q2=21602.1kw(18.58x4.1868x106kJ/h)
汽輪機排汽量：Z2=Z1=38571.43kg/h
循環(huán)熱效率：η=35.71%
循環(huán)效率：ηψ=37.59%
對上述理想的三級抽汽回?zé)嵫h(huán)與朗肯循環(huán)對比計算結(jié)果分析如下：
(1) 對于有三級抽汽回?zé)岬难h(huán)：
汽輪發(fā)電機發(fā)電功率為12000kw 時：
汽輪機進汽量Z1為42343.66kg/h
鍋爐消耗燃料量q1=M為：30546.25kw
循環(huán)供應(yīng)ψ為：29018.9kW
鍋爐給水溫度t4為：168℃
汽機抽汽具有的Ds=1663.5kw發(fā)電能力沒有發(fā)電而用于加熱汽機凝結(jié)水（鍋爐給水）使鍋爐給水溫度由39.02℃提高至168℃。
系統(tǒng)循環(huán)熱效率η為38.85%,循環(huán)效率ηψ為41.35%。
（2）對于沒有抽汽回?zé)岬睦士涎h(huán)：
汽輪發(fā)電機發(fā)電能力為12000kw時：
汽輪機主進汽量Z1為38571.43kg/h(比有回?zé)嵫h(huán)時少3772.23kg/h,9.8%)
鍋爐燃料消耗量為：q1=M=33602.1kw(比有回?zé)嵫h(huán)時多3055.8kw,9.1%)
循環(huán)供應(yīng)ψ為：31922kw(比有回?zé)釙r多2903.1kw)
鍋爐給水溫度t4為：39.02℃
系統(tǒng)循環(huán)熱效率η為：35.71%,循環(huán)效率ηψ為37.59%
上述兩個循環(huán)能夠得到的發(fā)電功率同樣為12000kw，對于有抽汽回?zé)岬难h(huán)，雖然汽機抽汽所具有的Ds=1663.5kw發(fā)電能力沒有發(fā)電使汽機進汽量Z1比沒有抽汽回?zé)岬睦士涎h(huán)多9.8%，但由于抽汽用來加熱汽機凝結(jié)水（鍋爐給水），將鍋爐給水溫度t4由沒有抽汽回?zé)岬睦士涎h(huán)的39.02℃提高至抽汽回?zé)嵫h(huán)的168℃，反而使鍋爐燃料消耗量比沒有抽汽回?zé)岬睦士涎h(huán)下降了9.1%，其綜合作用結(jié)果是使抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)的循環(huán)熱效率比沒有回?zé)岬睦士涎h(huán)熱效率提高了38.85%-35.71%=3.14%，循環(huán)效率提高了41.35%-37.59%=3.76%。
取得上述結(jié)果的直接原因是由于抽汽回?zé)嵫h(huán)的抽汽將汽機凝結(jié)水加熱至168℃,即鍋爐給水溫度t4由39.02℃提高至168℃所致,對于消耗有用燃料的熱電廠來講,雖然采用抽汽回?zé)嵫h(huán)時要求鍋爐產(chǎn)汽量相對(朗肯循環(huán))較大,但由于提高了鍋爐給水溫度,在發(fā)電功率相同的條件下鍋爐燃料消耗量是下降的(提高了循環(huán)熱效率),因此采用抽汽回?zé)嵫h(huán)是有經(jīng)濟意義的。
（3）假設(shè)有V=71919Nm3/h、t=220℃、CF=0.314x4.1868kJ/Nm3℃的廢氣，其所含熱量足以能夠?qū)㈠仩t給水溫度由39.02℃提高至168℃而將各級抽汽關(guān)閉時（暫時稱為：廢熱取代抽汽回?zé)岬难h(huán)），循環(huán)系統(tǒng)各點參數(shù)改變?nèi)缦拢?BR> 0.De=12000kw
1.汽輪機進汽（鍋爐產(chǎn)汽）：h1=3300kJ/Kg,t1=435℃,P1=3.43Mpa
2.汽輪機排汽：h2=2180kJ/kg, t2=39.02℃,P2=0.007Mpa
3.冷凝器出水： h3=163.8kJ/kg, t3=39.02℃,P3=0.007Mpa
Ⅲ.Ⅲ級回?zé)岢槠簠?shù)均為0
Ⅱ.Ⅱ級回?zé)岢槠簠?shù)均為0
Ⅰ.Ⅰ級回?zé)岢槠簠?shù)均為0
3’. Ⅲ級回?zé)峒訜崞髂Y(jié)水出水：h3’=368kJ/kg,t3’=88℃(熱源為：廢熱)
3’’. Ⅱ級回?zé)峒訜崞髂Y(jié)水出水：h3’’=435kJ/kg,t3’’=104℃(熱源為
廢熱)
3’’’. Ⅰ級回?zé)峒訜崞髂Y(jié)水出水：h3’’’=703kJ/kg,t3’’’=168℃(熱源為：廢熱)
4.鍋爐給水. h4=703kJ/kg, t4=168℃,P4=3.43Mpa
將上述各點參數(shù)代入式(1)、（2）、（2’）、（2’’）、（3）、（4）、（5）、（6）、（6’）后計算得出：
汽輪機發(fā)電功率：De=12000kw
汽輪機進氣量（鍋爐產(chǎn)氣量）：Z1=38571.43kg/h
鍋爐燃料消耗量即循環(huán)吸熱量之一：q1=M=27825kw(23.93x4.1868x106kJ/h)
循環(huán)吸熱量之二：q1’=5777kw
循環(huán)供應(yīng) ：
ψ=27825x0.95+71919[0.314x4.1868x220-(25+273)x0.314x4.1868xln
(273+220/(273+25))x1/3600=28272.07kw
鍋爐給水溫度:t4=168℃
循環(huán)放熱量即通過冷凝器被冷卻水帶走熱量： q2=21602kw(18.58x4.1868x106kJ/h)
循環(huán)熱效率(不計廢熱): η=43.12%,循環(huán)效率(不計廢熱) ηψ=45.4%
循環(huán)熱效率(計廢熱): η=35.71%,循環(huán)效率(不計廢熱) ηψ=42.44%
需要的廢熱量： Q=Z1(h4-h3)/3600=5777kw(4.96x4.1868x106kJ/h)=71919x0.314x4.1868x1/3600
將抽汽回?zé)嵫h(huán)、朗肯循環(huán)、廢熱取代抽汽回?zé)岬难h(huán)計算結(jié)果比較列于表二
表二：抽汽回?zé)嵫h(huán)、朗肯循環(huán)、廢熱取代抽汽回?zé)岬难h(huán)指標(biāo)對比表
從表上可以看出，由于用廢熱取代了汽輪機回?zé)岢槠?，使廢熱取代抽汽回?zé)岬难h(huán)綜合了抽汽回?zé)嵫h(huán)鍋爐給水溫度高而降低鍋爐燃料消耗量、朗肯循環(huán)所需鍋爐產(chǎn)汽量少從而比抽汽回?zé)嵫h(huán)鍋爐燃料消耗更進一步減少的優(yōu)點，綜合作用的結(jié)果是在發(fā)電功率相同的條件下廢熱取代抽汽回?zé)嵫h(huán)的鍋爐燃料消耗量比抽汽回?zé)嵫h(huán)減少8.9%，比朗肯循環(huán)減少17.19%,而系統(tǒng)效率則比沒有利用余熱的抽汽回?zé)嵫h(huán)提高（42.44-41.35）/41.35%=2.6%、更比朗肯循環(huán)提高（42.44-37.59）/37.59%=12.9%,這對火力發(fā)電廠及余熱利用方式的確定有十分重要的意義。
根據(jù)上述分析，對于抽汽回?zé)嵫h(huán)：汽輪機抽汽的做功能力為1663.5kw(對于第一級抽汽，抽汽參數(shù)為：抽汽量5900kg/h、壓力0.804Mpa、溫度230℃、焓hⅠ=2910KJ/kg,發(fā)電能力為5900（2910-2180）/3600=1196.3kw，每kw發(fā)電能力消耗蒸汽5900/1196.3=4.93kg/kw;對于第二級抽汽，抽汽參數(shù)為：抽汽量980kg/h、壓力0.209Mpa、溫度125℃即飽和溫度、焓hⅡ=2650KJ/kg,發(fā)電能力為980（2650-2180）/3600=127.9kw，每kw發(fā)電能力消耗蒸汽980/127.9=7.66kg/kw;對于第三級抽汽，抽汽參數(shù)為：抽汽量4070kg/h、壓力0.075Mpa、溫度91℃--飽和溫度、焓hⅢ=2480KJ/kg,發(fā)電能力為4070（2480-2180）/3600=339.3kw，每kw發(fā)電能力消耗蒸汽4070/339.3=11.99kg/kw,由于抽汽用于加熱汽機冷凝水（鍋爐給水）使發(fā)電能力損失掉，但由此給我們一個提示：如果有合適溫度的廢熱，用此廢熱生產(chǎn)一定量的相似于回?zé)岢槠麉?shù)的蒸汽后補入汽輪機無疑會增加汽輪機的發(fā)電功率，也必將提高循環(huán)系統(tǒng)效率。
對于水泥窯廢氣余熱發(fā)電，從上述2.2、2.3條的分析可以得出構(gòu)成余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)的四點原則：
a.利用相對高溫的廢氣余熱應(yīng)盡量生產(chǎn)相對高壓、高溫的蒸汽以減少換熱溫差、提高效率；
b.對于中低溫廢氣余熱，應(yīng)首先考慮用低溫廢氣余熱取代汽輪機的回?zé)岢槠?；?dāng)?shù)蜏貜U氣余熱量過于大時，利用剩余的低溫廢氣余熱連同中溫廢氣余熱再生產(chǎn)中低壓蒸汽并按蒸汽壓力分別補入補燃鍋爐或補入汽輪機，按此原則同樣可以獲得最高的循環(huán)效率。
c.對于低溫廢氣余熱，如果為純余熱電站，則應(yīng)考慮按廢氣溫度的不同將廢氣余熱全部用來生產(chǎn)不同壓力、溫度的蒸汽并按壓力分別通補入汽機不同壓力的進汽口，按此原則也可以獲得最高的循環(huán)效率。
d.對于廢氣余熱發(fā)電，其循環(huán)熱效率是不可能高于朗肯循環(huán)熱效率的，而且用循環(huán)熱效率來評價余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)首先是不科學(xué)的、其次也是沒有實際意義的，能夠真實反映余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)技術(shù)水平及熱能—動力轉(zhuǎn)換效果的應(yīng)為而且也僅為：“ 效率”（即效率=發(fā)電功率/廢氣余熱總?。┎⑶覍⒋蟠蟾哂谘h(huán)熱效率。
上述四點結(jié)論是指導(dǎo)余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)及設(shè)備設(shè)計的基礎(chǔ)，是確定余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，按此確定的余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)我們稱為余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)，熱力循環(huán)稱為余熱發(fā)電循環(huán)。
（中國水泥網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）
循環(huán)發(fā)電功率:
De=(1/3600)[Z1(h1-hⅠ)+(Z1-α1Z1)(hⅠ-hⅡ)+(Z1-α1Z1-α2Z1)( hⅡ
-hⅢ)+(Z1-α1Z1-α2Z1-α3Z1)(hⅢ-h2)] (1)
回?zé)岢槠哂械陌l(fā)電能力：
Ds=(1/3600)[ α1Z1(h1-h2)+ α2Z1(hⅡ-h2)+ α3Z1(hⅢ-h2)] (2)
循環(huán)耗功（給水泵、凝結(jié)水泵）：Dg—忽略不計
循環(huán)吸熱量之一即鍋爐燃料消耗量：
q1=M=(Z1/3600)(h1-h4) (3)
循環(huán)吸熱量之二即廢氣余熱量:
q1’=V•T•CF•(1/3600) (2’)
循環(huán)供應(yīng)：
ψ=0.95q1+[CF•t-(t0+273) CF•ln(t+273)/(t0+273)]V/3600 (2”)
循環(huán)放熱量即通過冷凝器被冷卻水帶走的熱量：
q2=(Z2/3600)(h2-h3) (4)
汽輪機排汽量：
Z2=Z1（1-α1-α2-α3） (5)
循環(huán)熱效率：
η=（q1-q2）/q1 (6)
循環(huán)效率：
ηψ=De/ψ (6’)
上述各式中：
De------kw Ds------kw
Dg------kw q2------kw
q1’------kw Q2------kw
Z1------kg/h ηψ------%
Z2-----kg/h h-------KJ/kg
η-----% V-------Nm3/h
t------℃ CF-------kJ/Nm3℃
ψ-----kW
假設(shè)：一臺12000kw汽輪機及一臺燃料鍋爐（不利用余熱，即V=0） 按圖七組成一個三級回?zé)嵫h(huán)，循環(huán)系統(tǒng)各點參數(shù)如下：
0. De=12000kw
1. 汽輪機進汽(鍋爐產(chǎn)汽):
h1=3300kJ/kg,t1=435℃,P1=3.43Mpa
2. 汽輪機排汽:
h2=2180kJ/kg,t2=39.02℃,P2=0.007Mpa
3. 冷凝器出水:
h3=163.8kJ/kg,t3=39.02℃,P3=0.007Mpa
Ⅲ. Ⅲ級回?zé)岢槠?
hⅢ=2480kJ/kg,tⅢ=91℃,PⅢ=0.075Mpa α3Z1=4070kg/h
Ⅱ. Ⅱ級回?zé)岢槠?
hⅡ=2650kJ/kg,tⅡ=125℃,PⅡ=0.209Mpaα2Z1=980kg/h
Ⅰ. Ⅰ級回?zé)岢槠?
hⅠ=2910kJ/kg,tⅠ=230℃,PⅠ=0.804Mpaα1Z1=5900kg/h
3’. Ⅲ級回?zé)峒訜崞髂Y(jié)水出水:
h3’=368kJ/kg,t3’=88℃
3’’.Ⅱ級回?zé)峒訜崞髂Y(jié)水出水:
h3’’=435kJ/kg,t3’’=104℃
h3’’’. Ⅰ級回?zé)峒訜崞髂Y(jié)水出水:
h3’’’=703kJ/kg,t3’’’=168℃
4. 鍋爐給水: h4=703kJ/kg,t4=168℃,P4=3.43MPa
將上述各點參數(shù)代入式(1)、（2）、（2’）、（2’’）、（3）、（4）、（5）、（6）、（6’）后計算得出：
汽輪機發(fā)電功率：De=12000kw
汽輪機進汽量（鍋爐產(chǎn)汽量）：Z1=42343.66kg/h
回?zé)岢槠烤哂械陌l(fā)電能力：Ds=1663.5kw
循環(huán)吸熱量（鍋爐燃料消耗量）：
q1=M=30546.25kW(26.27x4.1868x106kJ/h
循環(huán)供應(yīng)?。害?29018.9kw
循環(huán)放熱量即通過冷凝器被冷卻水帶走熱量：
q2=18679.9kw(16.06x4.1868x106kJ/h)
汽輪機排汽量：Z2=33353.66kg/h
循環(huán)熱效率：η=38.85%
循環(huán)效率：ηψ=41.35%
對于上述循環(huán)，假設(shè)將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級抽汽回?zé)彡P(guān)閉，即沒有抽汽回?zé)幔ú焕贸槠訜徨仩t給水）則其形成了朗肯循環(huán)，參數(shù)有變化的各點如下：
Ⅲ.Ⅲ級回?zé)岢槠簠?shù)均為0
Ⅱ.Ⅱ級回?zé)岢槠?；參?shù)均為0
Ⅰ.Ⅰ級回?zé)岢槠簠?shù)均為0
3’.Ⅲ級回?zé)峒铀鞒鏊篽3’=163.8Kj/Kg,t3’=39.02℃
3’’. Ⅱ級回?zé)峒訜崞鞒鏊篽3’’=163.8 kJ/kg,t3’’=39.02℃
3’’’.Ⅰ級回?zé)峒訜崞鞒鏊篽3’’’=163.8kJ/kg,t3’’’=39.02℃
4．鍋爐給水：h4=163.8kJ/kg,t4=39.02℃,P4=3.43MPa
將上述各點（包括有回?zé)嵫h(huán)中參數(shù)無變化的各點參數(shù)）代入式（1）、（2）、（2’）、（2’’）、（3）、（4）、（5）、（6）、（6’）后計算得出：
汽輪機發(fā)電功率：De=12000kw
汽輪機進汽量（鍋爐產(chǎn)汽量）：Z1=38571.43kg/h
回?zé)岢槠哂械陌l(fā)電能力：Ds=0kw
循環(huán)吸熱量（鍋爐燃料消耗量）：q1=M=33602KW(28.9x4.1868x106KJ/h
循環(huán)供應(yīng)?。害?31922kw
循環(huán)放熱量即通過冷凝器被冷卻水帶走熱量q2=21602.1kw(18.58x4.1868x106kJ/h)
汽輪機排汽量：Z2=Z1=38571.43kg/h
循環(huán)熱效率：η=35.71%
循環(huán)效率：ηψ=37.59%
對上述理想的三級抽汽回?zé)嵫h(huán)與朗肯循環(huán)對比計算結(jié)果分析如下：
(1) 對于有三級抽汽回?zé)岬难h(huán)：
汽輪發(fā)電機發(fā)電功率為12000kw 時：
汽輪機進汽量Z1為42343.66kg/h
鍋爐消耗燃料量q1=M為：30546.25kw
循環(huán)供應(yīng)ψ為：29018.9kW
鍋爐給水溫度t4為：168℃
汽機抽汽具有的Ds=1663.5kw發(fā)電能力沒有發(fā)電而用于加熱汽機凝結(jié)水（鍋爐給水）使鍋爐給水溫度由39.02℃提高至168℃。
系統(tǒng)循環(huán)熱效率η為38.85%,循環(huán)效率ηψ為41.35%。
（2）對于沒有抽汽回?zé)岬睦士涎h(huán)：
汽輪發(fā)電機發(fā)電能力為12000kw時：
汽輪機主進汽量Z1為38571.43kg/h(比有回?zé)嵫h(huán)時少3772.23kg/h,9.8%)
鍋爐燃料消耗量為：q1=M=33602.1kw(比有回?zé)嵫h(huán)時多3055.8kw,9.1%)
循環(huán)供應(yīng)ψ為：31922kw(比有回?zé)釙r多2903.1kw)
鍋爐給水溫度t4為：39.02℃
系統(tǒng)循環(huán)熱效率η為：35.71%,循環(huán)效率ηψ為37.59%
上述兩個循環(huán)能夠得到的發(fā)電功率同樣為12000kw，對于有抽汽回?zé)岬难h(huán)，雖然汽機抽汽所具有的Ds=1663.5kw發(fā)電能力沒有發(fā)電使汽機進汽量Z1比沒有抽汽回?zé)岬睦士涎h(huán)多9.8%，但由于抽汽用來加熱汽機凝結(jié)水（鍋爐給水），將鍋爐給水溫度t4由沒有抽汽回?zé)岬睦士涎h(huán)的39.02℃提高至抽汽回?zé)嵫h(huán)的168℃，反而使鍋爐燃料消耗量比沒有抽汽回?zé)岬睦士涎h(huán)下降了9.1%，其綜合作用結(jié)果是使抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)的循環(huán)熱效率比沒有回?zé)岬睦士涎h(huán)熱效率提高了38.85%-35.71%=3.14%，循環(huán)效率提高了41.35%-37.59%=3.76%。
取得上述結(jié)果的直接原因是由于抽汽回?zé)嵫h(huán)的抽汽將汽機凝結(jié)水加熱至168℃,即鍋爐給水溫度t4由39.02℃提高至168℃所致,對于消耗有用燃料的熱電廠來講,雖然采用抽汽回?zé)嵫h(huán)時要求鍋爐產(chǎn)汽量相對(朗肯循環(huán))較大,但由于提高了鍋爐給水溫度,在發(fā)電功率相同的條件下鍋爐燃料消耗量是下降的(提高了循環(huán)熱效率),因此采用抽汽回?zé)嵫h(huán)是有經(jīng)濟意義的。
（3）假設(shè)有V=71919Nm3/h、t=220℃、CF=0.314x4.1868kJ/Nm3℃的廢氣，其所含熱量足以能夠?qū)㈠仩t給水溫度由39.02℃提高至168℃而將各級抽汽關(guān)閉時（暫時稱為：廢熱取代抽汽回?zé)岬难h(huán)），循環(huán)系統(tǒng)各點參數(shù)改變?nèi)缦拢?BR> 0.De=12000kw
1.汽輪機進汽（鍋爐產(chǎn)汽）：h1=3300kJ/Kg,t1=435℃,P1=3.43Mpa
2.汽輪機排汽：h2=2180kJ/kg, t2=39.02℃,P2=0.007Mpa
3.冷凝器出水： h3=163.8kJ/kg, t3=39.02℃,P3=0.007Mpa
Ⅲ.Ⅲ級回?zé)岢槠簠?shù)均為0
Ⅱ.Ⅱ級回?zé)岢槠簠?shù)均為0
Ⅰ.Ⅰ級回?zé)岢槠簠?shù)均為0
3’. Ⅲ級回?zé)峒訜崞髂Y(jié)水出水：h3’=368kJ/kg,t3’=88℃(熱源為：廢熱)
3’’. Ⅱ級回?zé)峒訜崞髂Y(jié)水出水：h3’’=435kJ/kg,t3’’=104℃(熱源為
廢熱)
3’’’. Ⅰ級回?zé)峒訜崞髂Y(jié)水出水：h3’’’=703kJ/kg,t3’’’=168℃(熱源為：廢熱)
4.鍋爐給水. h4=703kJ/kg, t4=168℃,P4=3.43Mpa
將上述各點參數(shù)代入式(1)、（2）、（2’）、（2’’）、（3）、（4）、（5）、（6）、（6’）后計算得出：
汽輪機發(fā)電功率：De=12000kw
汽輪機進氣量（鍋爐產(chǎn)氣量）：Z1=38571.43kg/h
鍋爐燃料消耗量即循環(huán)吸熱量之一：q1=M=27825kw(23.93x4.1868x106kJ/h)
循環(huán)吸熱量之二：q1’=5777kw
循環(huán)供應(yīng) ：
ψ=27825x0.95+71919[0.314x4.1868x220-(25+273)x0.314x4.1868xln
(273+220/(273+25))x1/3600=28272.07kw
鍋爐給水溫度:t4=168℃
循環(huán)放熱量即通過冷凝器被冷卻水帶走熱量： q2=21602kw(18.58x4.1868x106kJ/h)
循環(huán)熱效率(不計廢熱): η=43.12%,循環(huán)效率(不計廢熱) ηψ=45.4%
循環(huán)熱效率(計廢熱): η=35.71%,循環(huán)效率(不計廢熱) ηψ=42.44%
需要的廢熱量： Q=Z1(h4-h3)/3600=5777kw(4.96x4.1868x106kJ/h)=71919x0.314x4.1868x1/3600
將抽汽回?zé)嵫h(huán)、朗肯循環(huán)、廢熱取代抽汽回?zé)岬难h(huán)計算結(jié)果比較列于表二
表二：抽汽回?zé)嵫h(huán)、朗肯循環(huán)、廢熱取代抽汽回?zé)岬难h(huán)指標(biāo)對比表
從表上可以看出，由于用廢熱取代了汽輪機回?zé)岢槠?，使廢熱取代抽汽回?zé)岬难h(huán)綜合了抽汽回?zé)嵫h(huán)鍋爐給水溫度高而降低鍋爐燃料消耗量、朗肯循環(huán)所需鍋爐產(chǎn)汽量少從而比抽汽回?zé)嵫h(huán)鍋爐燃料消耗更進一步減少的優(yōu)點，綜合作用的結(jié)果是在發(fā)電功率相同的條件下廢熱取代抽汽回?zé)嵫h(huán)的鍋爐燃料消耗量比抽汽回?zé)嵫h(huán)減少8.9%，比朗肯循環(huán)減少17.19%,而系統(tǒng)效率則比沒有利用余熱的抽汽回?zé)嵫h(huán)提高（42.44-41.35）/41.35%=2.6%、更比朗肯循環(huán)提高（42.44-37.59）/37.59%=12.9%,這對火力發(fā)電廠及余熱利用方式的確定有十分重要的意義。
根據(jù)上述分析，對于抽汽回?zé)嵫h(huán)：汽輪機抽汽的做功能力為1663.5kw(對于第一級抽汽，抽汽參數(shù)為：抽汽量5900kg/h、壓力0.804Mpa、溫度230℃、焓hⅠ=2910KJ/kg,發(fā)電能力為5900（2910-2180）/3600=1196.3kw，每kw發(fā)電能力消耗蒸汽5900/1196.3=4.93kg/kw;對于第二級抽汽，抽汽參數(shù)為：抽汽量980kg/h、壓力0.209Mpa、溫度125℃即飽和溫度、焓hⅡ=2650KJ/kg,發(fā)電能力為980（2650-2180）/3600=127.9kw，每kw發(fā)電能力消耗蒸汽980/127.9=7.66kg/kw;對于第三級抽汽，抽汽參數(shù)為：抽汽量4070kg/h、壓力0.075Mpa、溫度91℃--飽和溫度、焓hⅢ=2480KJ/kg,發(fā)電能力為4070（2480-2180）/3600=339.3kw，每kw發(fā)電能力消耗蒸汽4070/339.3=11.99kg/kw,由于抽汽用于加熱汽機冷凝水（鍋爐給水）使發(fā)電能力損失掉，但由此給我們一個提示：如果有合適溫度的廢熱，用此廢熱生產(chǎn)一定量的相似于回?zé)岢槠麉?shù)的蒸汽后補入汽輪機無疑會增加汽輪機的發(fā)電功率，也必將提高循環(huán)系統(tǒng)效率。
對于水泥窯廢氣余熱發(fā)電，從上述2.2、2.3條的分析可以得出構(gòu)成余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)的四點原則：
a.利用相對高溫的廢氣余熱應(yīng)盡量生產(chǎn)相對高壓、高溫的蒸汽以減少換熱溫差、提高效率；
b.對于中低溫廢氣余熱，應(yīng)首先考慮用低溫廢氣余熱取代汽輪機的回?zé)岢槠?；?dāng)?shù)蜏貜U氣余熱量過于大時，利用剩余的低溫廢氣余熱連同中溫廢氣余熱再生產(chǎn)中低壓蒸汽并按蒸汽壓力分別補入補燃鍋爐或補入汽輪機，按此原則同樣可以獲得最高的循環(huán)效率。
c.對于低溫廢氣余熱，如果為純余熱電站，則應(yīng)考慮按廢氣溫度的不同將廢氣余熱全部用來生產(chǎn)不同壓力、溫度的蒸汽并按壓力分別通補入汽機不同壓力的進汽口，按此原則也可以獲得最高的循環(huán)效率。
d.對于廢氣余熱發(fā)電，其循環(huán)熱效率是不可能高于朗肯循環(huán)熱效率的，而且用循環(huán)熱效率來評價余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)首先是不科學(xué)的、其次也是沒有實際意義的，能夠真實反映余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)技術(shù)水平及熱能—動力轉(zhuǎn)換效果的應(yīng)為而且也僅為：“ 效率”（即效率=發(fā)電功率/廢氣余熱總?。┎⑶覍⒋蟠蟾哂谘h(huán)熱效率。
上述四點結(jié)論是指導(dǎo)余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)及設(shè)備設(shè)計的基礎(chǔ)，是確定余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，按此確定的余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)我們稱為余熱發(fā)電熱力循環(huán)系統(tǒng)，熱力循環(huán)稱為余熱發(fā)電循環(huán)。
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