基于有機(jī)朗肯循環(huán)的燒結(jié)余熱發(fā)電方案的模擬研究.pdf

1、我國(guó)鋼鐵工業(yè)能耗巨大，燒結(jié)工序是僅次于煉鐵的第二大工序，其余熱資源也十分充足，現(xiàn)有的技術(shù)大多回收燒結(jié)中溫?zé)煔庥酂?，低溫?zé)煔庥酂峄疚幢焕茫厥珍撹F工業(yè)低溫余熱資源是降低鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)成本的重要途徑。有機(jī)朗肯循環(huán)（Organic Rankine Cycle，簡(jiǎn)稱ORC）具有熱效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、對(duì)環(huán)境友好的特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于低溫余熱發(fā)電。本文以回收燒結(jié)低溫余熱為背景，進(jìn)行了ORC低溫余熱發(fā)電的研究。
　　首先，介紹了有機(jī)朗肯循環(huán)的基

2、本原理及有機(jī)工質(zhì)的基本原則，選取6種不同工質(zhì)作為候選工質(zhì)，并以國(guó)內(nèi)某435m2燒結(jié)機(jī)為例，提出了利用有機(jī)朗肯循環(huán)回收余熱鍋爐出口煙氣和環(huán)冷機(jī)四段煙氣的方案，并使用Aspen Plus建立ORC模型進(jìn)行模擬，研究了在煙氣溫度、流量一定時(shí)，蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、過熱度及過冷度對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)的影響，研究表明：以循環(huán)凈輸出功為最優(yōu)化指標(biāo)時(shí)，R236ea為最優(yōu)工質(zhì)，并以R236ea對(duì)循環(huán)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確定在窄點(diǎn)溫差為5℃時(shí)，最佳蒸發(fā)溫度為87℃，此

3、時(shí)循環(huán)凈輸出功達(dá)到最大。同時(shí)介紹了火用的基本理論以及各部件火用的計(jì)算方法，同時(shí)對(duì)上述最優(yōu)參數(shù)進(jìn)行火用分析，分析表明，蒸發(fā)側(cè)火用損最大，在對(duì)循環(huán)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)應(yīng)著重減小蒸發(fā)側(cè)火用損，即預(yù)熱器和蒸發(fā)器的不可逆損失。
　　其次，為了提高系統(tǒng)熱效率并減小系統(tǒng)的不可逆損失，引入了復(fù)雜型有機(jī)朗肯循環(huán)——抽汽回?zé)嵊袡C(jī)朗肯循環(huán)和乏汽回?zé)嵊袡C(jī)朗肯循環(huán)。分別介紹了兩種循環(huán)的原理及各部件計(jì)算模型，同時(shí)，使用Aspen Plus軟件建立了系統(tǒng)模型，并使用As

4、pen Plus進(jìn)行模擬，研究了蒸發(fā)溫度、過熱度及抽汽壓比（抽汽回?zé)嵊袡C(jī)朗肯循環(huán)）對(duì)循環(huán)的影響，同時(shí)得出以凈輸出功為優(yōu)化指標(biāo)時(shí)的最優(yōu)參數(shù)。研究表明：相較于普通有機(jī)朗肯循環(huán)，兩種循環(huán)均能提高系統(tǒng)熱效率，但抽汽回?zé)嵫h(huán)凈輸出功降低，而乏汽回?zé)嵫h(huán)凈輸出功保持不變。
　　最后，根據(jù)前面分析，確定采用不同循環(huán)及不同窄點(diǎn)溫差時(shí)的最佳參數(shù)，并給出了預(yù)熱器、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹機(jī)及工質(zhì)泵的經(jīng)濟(jì)模型，同時(shí)給出了預(yù)熱器、蒸發(fā)器和冷凝器的傳熱關(guān)聯(lián)式以