[发明专利]提高烧结余热发电系统热力循环质量的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种提高烧结余热发电系统热力循环质量的方法，特别是一种通过将烧结余热发电系统与常规高炉煤气发电系统热力循环耦合来提高烧结余热发电系统热力循环质量的方法。 

背景技术：

目前，公知的烧结余热发电系统均采用纯低温余热发电热力循环方式，纯低温余热发电系统是以烧结废气为单一热源将水加热成蒸汽推动汽轮机做功的热力循环方式。由于烧结余热具有温度低、波动性大的特点，所以，与常规的火力发电系统热力循环相比，烧结纯低温余热发电系统的热力循环的质量要低很多，主要表现在以下几方面： 

1.烧结纯低温余热发电热力循环效率较低。 

公知烧结余热发电系统的热源是烧结矿冷却废气(热空气)，烧结纯低温余热发电热力循环采用的是复杂朗肯循环，其循环效率低下的原因有以下三方面： 

(1)主蒸汽温度较低。 

烧结矿冷却废气温度较低，平均温度一般只有320℃-360℃，由于余热锅炉的热端温差(入炉废气温度与主蒸汽温度之差)水平影响余热锅炉造价及发电系统稳定性，所以，余热锅炉的热端温差不能过小，在公知的烧结余热发电系统中，余热锅炉的热端温差一般在25℃-30℃之间，考虑风道散热，主蒸汽温度一般比烧结矿冷却废气温度低30℃-40℃。 

(2)主蒸汽压力较低。 

与火力发电热力循环不同，在纯低温余热发电热力循环中，由于主汽压力升高会导致主汽量下降，所以主汽压力升高并不总是使系统的发电量增加，而是存在一个最佳主汽压力，使系统发 电量最大。该最佳主汽压力可以通过热力参数优化求得，大量优化实践表明，烧结纯低温余热发电系统的最佳主汽压力均在次中压范围之内。 

(3)副蒸汽参数较低。 

目前，国内烧结纯低温余热发电热力循环的副汽压力一般在0.1Mpa-0.45Mpa之间。 

根据工程热力学基本原理，蒸汽参数的高低是决定热力循环效率的主要因素，由于烧结纯低温余热发电系统的主、副汽参数均很低，其热力循环的基本郎肯循环效率只有25％-30％，由于蒸汽参数降低可以同时导致蒸汽在汽轮机内做功过程的不可逆损失率加大，烧结纯低温余热发电热力循环的实际循环效率只有20％-25％，比火力发电系统的实际循环效率低15％左右。 

(2)烧结纯低温余热发电热力循环对烧结余热的利用率较低 

在公知的烧结余热发电系统中，进入余热锅炉的废气温度一般为310℃-350℃(考虑烟道散热)，余热锅炉的排烟温度一般为160℃左右，由于排烟带走的热量并未进入热力循环，所以热力循环对烧结余热的利用率只有45-60％。 

(3)烧结纯低温余热发电热力循环稳定性较差 

由于烧结原料及烧结工艺会随着生产状况发生变化，进入烧结冷却机的烧结矿流量、粒度、温度、烧结矿料层的厚度会有较大幅度的变化，加上环境温度的变化，可以导致烧结矿冷却废气参数发生大幅度波动，根据实际测试结果，烧结矿冷却废气温度波动幅度可达50％以上，废气流量的波动幅度也在30％-40％之间。众所周知，烧结余热发电系统的设计是按废气的平均参数设计的，废气参数的波动幅度超过一定值时，将导致余热锅炉主蒸汽参数的波动幅度超过汽轮机允许值而影响发电机组安全，从而导致机组非正常停机，副汽参数的波动超过一定值时，将影响汽轮机的正常补汽，严重时导致补汽系统失效。烧结余热发电系统的运行实践表明，烧结纯低温余热发电系统的停机率、尤其是补汽系统的失效率过高是目前烧结纯低温余热发电技术面临的主要 问题。 

根据上面论述，烧结低温余热发电系统的实际循环效率约为20％-25％，对烧结余热的利用率约为45-60％，由此可知，烧结余热发电系统的理论综合热电转换效率一般不超过18％，考虑烧结余热发电系统在实际运行中的停机率、补汽系统失效率较高，所以烧结纯低温余热发电系统实际综合热电转换效率还会降低，因此，公知的烧结余热发电系统的热力循环质量较差，要提高烧结余热发电系统的经济性必须提高热力循环的质量。本发明提供了一种与公知烧结余热发电热力循环完全不同的热力循环工艺，可以大幅度提高烧结余热发电系统的热力循环质量，最终大幅度提高烧结余热动力回收系统的经济性。 

发明内容：

本发明是为解决已有技术之缺陷而提供的一种将烧结余热发电热力循环与常规高炉煤气发电热力循环进行科学耦合，可以大幅度提高烧结余热在发电过程中的热力循环质量及烧结余热热电转换效率的方法。 

本发明解决上述问题采用以下技术方案：