面向船舶多种余热梯级利用的TEG-ORC联合循环性能

传统的温差发电（TEG）和有机朗肯循环（ORC）等技术难以兼顾船舶多种性质余热的不同特点,且利用率较低。本文提出了一种TEG-ORC联合循环船舶余热梯级利用系统,研究了ORC底循环蒸发压力变化对系统输出功率、热效率、多级余热利用量和成本等重要性能的影响。结果表明,TEG-ORC联合循环实现了发电成本和热效率的优化,在TEG/ORC底循环比为0.615的工况下,主机烟气余热利用率随ORC蒸发压力的增加在小区间波动,系统的余热利用功率、输出功率和热效率均随ORC蒸发压力的增加而增大,系统单位发电成本随ORC蒸发压力的增加而降低。在ORC蒸发压力达到0.9 MPa时,主机烟气余热利用率为62.15%,余热利用功率为1919.68 W,输出功率为139.22 W,热效率为7.25%,单位发电成本为3.09 ￥·(kW·h)–1。      

Optimization of Low-Temperature Exhaust Gas Waste Heat Fueled Organic Rankine Cycle

 Low temperature exhaust gases carrying large amount of waste heat are released by steel-making process and many other industries, Organic Rankine Cycles (ORCs) are proven to be the most promising technology to recover the low-temperature waste heat, thereby to get more financial benefits for these industries. The exergy analysis of ORC units driven by low-temperature exhaust gas waste heat and charged with dry and isentropic fluid was performed, and an intuitive approach with simple impressions was developed to calculate the performances of the ORC unit. Parameter optimization was conducted with turbine inlet temperature simplified as the variable and exergy efficiency or power output as the objective function by means of Penalty Function and Golden Section Searching algorithm based on the formulation of the optimization problem. The power generated by the optimized ORC unit can be nearly as twice as that generated by a non-optimized ORC unit. In addition, cycle parametric analysis was performed to examine the effects of thermodynamic parameters on the cycle performances such as thermal efficiency and exergy efficiency. It is proven that performance of ORC unit is mainly affected by the thermodynamic property of working fluid, the waste heat temperature, the pinch point temperature of the evaporator, the specific heat capacity of the heat carrier and the turbine inlet temperature under a given environment temperature.     

降低烟灰粘结提高余热锅炉换热效率

余热锅炉的主要作用是对闪速熔炼产生的高温、高含尘烟气进行降温和初步收尘,生产的蒸汽输送到动力透平发电。如果锅炉的受热面积聚较多的烟灰,不但影响锅炉的换热效率,降低蒸汽产量,更会威胁到锅炉的长周期安全运行。为降低余热锅炉烟灰粘结,主要从锅炉积灰的类型及分布情况进行了分析,进而从结构形式及除灰系统等方面采取有效措施,防止并改善锅炉积灰,确保锅炉安全、高效运行。     

承钢360 m^2烧结机烟气余热回收利用实践

介绍了承钢炼铁厂烧结工序余热利用现状.根据现场实际情况,对360 m^2烧结机进行了环冷机余热利用改造,引进烟道废气余热利用技术,将烟气余热用于蒸汽发电,吨矿可发电14 kW·h,节能效果显著.     

烧结-冷却-余热回收系统热力学分析

采用热力学分析法剖析了烧结余热产生、转换与利用过程,绘制了烧结-冷却-余热回收系统的物流图和流图,建立了有关能量输出、转换与利用的评价指标,借此研究了国内某360m2烧结机的余热利用状况。结果表明:输出效率、转换效率、利用效率等指标可用来评价烧结余热回收等能量利用状况;烧结机、冷却机、余热锅炉、汽轮机发电4个环节的利用效率分别为0.30、0.52、0.71、0.39;目前烧结余热回收存在的主要问题是烧结烟气和冷却三段冷却废气所携带的显热尚未被利用;将烧结烟气和冷却三段废气余热用于点火煤气预热或锅炉给水预热,可使得烧结机和环冷机利用效率分别提高0.19和0.18。     

钢铁企业余热余能回收利用措施研究

文章以某钢铁企业为例,分析了钢铁企业余热余能利用现状及存在问题、影响余热余能回收利用的主要因素,提出余热余能回收利用措施,通过回收低品质余热替代采暖蒸汽、增加发电用户消化富余蒸汽、关停及优化洗浴分散用户、新建燃气-蒸汽高效发电系统等,实施后可以做到区域供热平衡,减少蒸汽消耗,提高余热利用效率。     

联合循环余热锅炉热力参数优化运行研究

针对某钢铁联合企业低热值煤气燃气一蒸汽联合循环余热锅炉在实际运行中蒸汽参数达不到设计要求和余热利用率低等问题,对其汽水参数和进出口烟气参数进行了热工测试,并分析了燃气轮机排气温度、流量、背压、锅炉给水压力、节点温差、接近点温差、热端温差等因素对汽水参数、排烟温度及排烟阻力的影响。结果表明,影响联合循环余热锅炉热力性能的主要因素有燃机排气参数和余热锅炉综合传热系数。建议根据实时监测的燃气轮机排气温度和流量,选取与之匹配的给水压力、热端温差、节点温差和接近点温差;制定合理的烟气侧吹扫和清洗制度,执行严格的给水标准,保证换热面高效换热。     

Advanced Materials for Land Based Gas Turbines

The gas turbine (Brayton) cycle is a steady flow cycle, wherein the fuel is burnt in the working fluid and the peak temperature directly depends upon the material capabilities of the parts in contact with the hot fluid. In the gas turbine, the combustion and turbine parts are continuously in contact with hot fluid. The higher the firing temperature, higher is the turbine efficiency and output. Therefore, increasing turbine inlet temperature (firing temperature) has been most significant thrust for gas turbines over the past few decades and is continuing in pursuing higher power rating without much increase in the weight or size of the turbine. Firing temperature capability has increased from 800 °C in the first generation gas turbines to 1,600 °C in the latest models of gas turbines. Higher firing temperatures can only be achieved by employing the improved materials for components such as combustor, nozzles, buckets (rotating blades), turbine wheels and spacers. These critical components encounter different operating conditions with reference to temperature, transient loads and environment. The temperature of the hot gas path components (combustor, nozzles and buckets,) of a gas turbine is beyond the capabilities of the materials used in steam turbines thus requiring the use of much superior materials like superalloys, which can withstand severe corrosive/oxidizing environments, high temperatures and stresses. However, for thick section components such as turbine wheels, which require good fracture toughness, low crack growth rate and low coefficient of thermal expansion, alloy steels are extensively used. But the wheels of latest models of gas turbines, operating at very high firing temperatures (around 1,300–1,600 °C), are made of superalloy, which offers a significant improvement in stress rupture, tensile and yield strength and fracture toughness required for the application.     

烧结矿显热回收发电技术及系统优化

烧结矿显热回收发电技术是利用烧结矿显热产生的中、低温烟气通过余热锅炉生产蒸汽,推动汽轮机组做功发电。基于烧结矿显热的基本特点及成因分析,介绍并讨论了烧结矿显热回收发电技术的三种形式,特别介绍了双压蒸汽发电系统流程及其相关技术,并提出烧结矿余热发电工程设计和运行的环冷机热风罩改造、烟气分段回收、热风循环、二次燃烧及信息共享等优化建议。     

迁钢燃气蒸汽联合循环冷热电联产应用探讨

结合首钢迁钢公司能源利用实际要求,配套建设了一台150 MW纯燃高炉煤气的燃气蒸汽联合循环发电机组,在利用副产高炉煤气进行联合循环发电的同时,利用余热锅炉次高压一级过热器引出一路次高压蒸汽外供公司管网,余热锅炉产生的次高压、低压蒸汽经过汽轮机做功拖动发电机发电,产生的乏汽经凝汽器换热部分通过分体式水源热泵空调机为控制楼进行制冷(制热),形成了一套冷热电联产的总能系统,在钢铁厂能源综合梯级利用方面进行了新的尝试.     

泰钢180m^2烧结环冷机废气余热发电设计方案

为充分利用烧结废气余热,泰钢拟建立一套回收环冷机烟气余热进行蒸汽动力发电的系统。采用热风循环的方式,确定烟气设计参数、烟气流程和汽水流程,装机方案为1台BN4.5-1.57/0.35＋QF-6-2/6.3kV补汽-凝汽式汽轮发电机组和1台产22.5t/h、1.57MPa、320℃过热蒸汽的双压自除氧余热锅炉。分析认为,该项目发电量可达28800MW·h/a。     

烧结余热节能技术的应用及效果

邯钢西区烧结余热发电系统采用双通道双压锅炉达到中低温余热分级回收和梯级利用,解决余热发电机组运行的连续性差问题;补汽式汽轮机的采用在整个钢厂生产蒸汽系统中起到蒸汽利用平衡的作用,达到稳定蒸汽管网压力的目的。     

韶钢康斯迪（Consteel）电炉余热回收探讨

韶钢炼轧厂康斯迪（Consteel）电炉经过改造后,人炉铁水比例由过去的15％提高到85％,接近转炉人炉铁水比例．与转炉相比由于没有实施煤气回收和烟气余热回收,工序单位能耗远高于转炉．为有效降低韶钢炼轧厂康斯迪（Consteel）电炉工序单位能耗,本文提出了烟气余热回收方案,通过增设一台余热锅炉,将康斯迪（Consteel）电炉冶炼过程所产生的烟气余热回收,转化为蒸汽供公司蒸汽管网使用．通过对烟气余热资源量的估算,可产生约20t／h的蒸汽,每年可回收能源2万tce,降低工序单位能耗18．2kgce／t,投资回收期1．57a,具有很好的节能效益和经济效益,为将来韶钢康斯迪（Consteel）电炉实施烟气余热回收提供借鉴和帮助．     

DCS在大型硅钙电炉烟气余热发电系统中的应用

阐述了分布式控制系统(distributed control system,简称DSC)在3×33 MV·A硅钙合金电炉、1×7.5 MW余热发电系统3台余热锅炉、6.5 MW汽轮机、7.5 MW发电机和电站电气系统中的应用,重点介绍了其技术可靠性的实现、热工自动化监控技术以及画面组态,对数据的采集、顺序控制系统和自动调节等相关技术问题进行了探讨。实践证明,该套DCS系统在大型硅钙电炉烟气余热发电系统的应用中,实现了可靠、安全、经济以及操作简单方便的目的,可作为类似工程参考。     

余热锅炉自动化探究

结合大中型钢厂中烟气余热再利用的可行性,从自动控制角度出发,重点阐述了利用烟气余热发生蒸汽的锅炉自动控制系统。     

电弧炉烟气余热利用系统的设计应用

莱钢50t电炉第4孔高温烟气原来直接排入环境除尘系统,造成能源浪费。通过对电弧炉第4孔移动烟道的改造,实现与新建燃烧沉降室和热管式余热锅炉的对接,将余热管锅炉收集高温烟气热量所产生的蒸汽储存在2台150m3蓄热器中,以满足VD真空精炼炉生产需求。烟气余热回收系统可提供压力1.6MPa饱和蒸汽15t/h,每年节约燃油消耗费用2256万元。     

轧钢低品位余热资源综合梯级利用研究

综述了宝钢余热资源利用技术应用现状,并对宝钢低品位余热资源利用现状进行分析。分析表明,钢铁企业有大量余热资源由于量小、分散而无法合理经济利用。针对这种情况,综合分析了有机工质朗肯循环发电技术、低温热水闪蒸发电技术、炉窑烟气余热梯级回收、热泵技术等,提出了按区域综合考虑余热资源梯级利用的设想。最后以宝钢三期轧钢区域为研究对象,对该区域低品位余热资源提出了综合梯级利用的基本思路和方案。     

钢铁工业自备电厂余热资源的回收利用

对钢铁企业自备电厂的烟气余热资源及主要利用方式进行了对比分析。在此基础上针对选取的某典型案例,提出在锅炉尾部加装低温省煤器回收烟气余热加热凝结水设计改造方案,一方面回收了锅炉的排烟余热,另一方面提高了汽轮机抽汽效率,同时结合工程约束条件展开热经济性分析计算,对钢厂燃用煤气锅炉尾部烟气的余热回收利用进行了深入探讨。研究结果表明,经改造后排烟温度降低近50℃,每年增加发电量约106.7万kW·h,折合节约购电资金100多万元,直接经济效益显著,对钢铁企业的余热利用系统的优化设计和工程应用具有一定的参考价值。     

矿热炉烟气1×6 MW余热发电工艺与设备选型

铁合金行业烟气余热资源的综合利用是节能减排的主要方向。文章以比较典型的矿热炉冶炼与精炼工艺,即2×25.5 MVA锰硅矿热炉+1×6.3 MVA精炼炉为基础,配置1×6 MW余热发电,对矿热炉烟气余热发电工艺及设备选型进行了介绍并作了简单的技术经济分析,希望能为该技术的推广实施提供参考。     

烧结余热梯级利用及脱硫脱硝一站式解决方案

结合某钢铁厂430 m2烧结机及环冷机的烟气气氛和温度分布情况,提出烧结烟气的脱硝－余热利用－脱硫一站式解决方案。根据烧结烟气的气氛和温度将烧结烟气划分成3部分：非脱硫脱硝系烟气(115℃)、脱硫脱硝系烟气(86℃)和脱硫系烟气(360℃)。其工艺流程为,首先利用冷却机中温段热空气(150℃)和脱硫系烟气以及其他外部热源对脱硫脱硝系烟气进行加热,使脱硫脱硝系温度达到270~320℃后进入脱硝装置,采用低温NH3-SCR法进行脱硝;其次将270~320℃已脱硝的烟气通入余热锅炉内生产蒸汽,产生的蒸汽一部分用于烧结矿料的预热,其余部分并入蒸汽管网;然后将160℃的锅炉尾部烟气与换热后的脱硫系烟气通入浓缩塔中,与来自脱硫塔的硫酸铵溶液接触换热,烟气冷却至最佳脱硫温度70~80℃后进入脱硫塔内,采用湿式氨法脱硫技术进行脱硫,与此同时硫酸铵溶液因水分的蒸发而浓缩,烟气的余热进一步得到有效利用。本工艺可使烧结系统烟气的余热得到最大限度的回收以及烟气排放得到有效控制。