低溫發(fā)電
1. 什么是低溫發(fā)電
2. 方法與步驟
3. 特點和優(yōu)越性
4、低溫發(fā)電技術的應用
1、什么是低溫發(fā)電
低溫發(fā)電的含義：低溫發(fā)電系統(tǒng)是采用多種低沸點、高飽和蒸汽壓的工作介質替換高溫系統(tǒng)的單一工作介質，采用三大措施提高熱一電轉化效率：
第一是采用臥式煙囪，多介質分區(qū)換熱法，提高鍋爐的熱能轉換效率，讓工作介質盡可能多地把鍋爐煤焰氣的熱能傳遞給工作介質；
第二是提高蒸汽的熱量傳遞效率，采用多介質逐級降溫液化和介質降溫余熱逐級反饋參與發(fā)電的辦法，使蒸汽盡可能多地把所攜帶的能量傳遞給汽輪機，主要是把汽化潛熱釋放出來，參與發(fā)電；
第三是增加環(huán)境能采集器，把大氣環(huán)境中的能量收集起來參與發(fā)電。消耗等量能源低溫發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電量是現行高溫系統(tǒng)的4倍到4.5倍。
2、方法與步驟
第一步，是用低溫發(fā)電系統(tǒng)對現行高溫發(fā)電系統(tǒng)進行技術改造，消耗等量能源多發(fā)出3倍到3.5倍的電量，相當于增加3個半地球的能源儲量。
第二步，是逐步增加環(huán)境能源的低溫發(fā)電量，逐步減少礦物能源的低溫發(fā)電量。地球有豐富的環(huán)境能源:太陽能、地熱能、冬夏季節(jié)地溫與大氣溫差能、海水溫差能等等，特別是太陽能，太陽直射地表的能量密度為L3kW/mZ，平均照射地表的能量密度為0.35kw/mZ，人均地表有量為10萬m夕人，2以抖年世界人均電力有量僅為0.2kw/人，采集太陽能進行低溫發(fā)電，足夠人類使用千百萬年。
3、特點與優(yōu)越性
目前，采用煤、石油、天然氣、核能等作為熱能源的熱一電轉化發(fā)電系統(tǒng)，都是使用單一物質水作為工作介質的，首先將水在鍋爐中加熱汽化，變成高溫高壓蒸汽，再將高溫高壓蒸汽送人汽輪機，推動汽輪機旋轉，汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，而完成整個熱一電轉化過程。
為敘述方便，我們稱這一轉化裝置為高溫發(fā)電系統(tǒng)或簡稱高溫系統(tǒng)。高溫系統(tǒng)熱一電轉化率低，主要是兩個因素造成的：
一個原因是鍋爐能量轉換率低，鍋爐煙囪過高，又是立式工作，高溫爐氣流速過快，能量轉移時間過短，一部分能量還未傳遞給水，鍋爐氣就帶著較高的溫度，變成廢氣進人大氣中浪費掉;鍋爐中產汽用的水管或火管，為了保證高溫高壓工作，安全可靠，管壁過厚，熱阻過大，降低了能量傳遞效率，鍋妒煤焰氣的燃燒溫度約1200℃，煙囪出口溫度約400℃，高謐系統(tǒng)的能量轉移率約為;200-40()/12(X)=66.7%；
另一個原因是:高溫高壓蒸汽的汽一電轉化率低，蒸汽從熱源鍋爐中攜帶出來的能量，包括三個部分，一部分是從環(huán)境溫度升到100℃的能量，每公斤為(100一x)千卡，X為環(huán)境溫度，現假設環(huán)境溫度X為0℃，水升到100℃吸熱100千卡/kg;第二部分是100℃水變成100℃蒸汽的能量，539.4千卡/kg，稱為水的汽化潛熱;第三部分能量是100℃的蒸汽升至最高工作溫度的能量，假設最高溫度為540℃，高溫蒸汽的比熱為0.4至0.45千卡/kg?℃，這部分能量為(54O-100)x0.45千卡=198千卡，每公斤蒸汽攜帶的總能量為(l(X)+539.4+198)千卡=837.4千卡。從汽輪機出來的蒸汽溫度都高于100℃，我們假設高溫蒸汽的能量198千卡100%地傳給了汽輪機，汽輪機的最高熱電效率為198/837.4二23.64%，總的熱一電轉化效率為兩部分效率的乘積:66.7%x2364%=巧.76%，較好一點的鍋爐熱效率達到75%，它的總的熱效率為:75%x23.64%=17.7%，其他的損失，包括汽路損失和發(fā)電機的熱損失，均未計算進去，汽化潛熱作為能量轉移的主要組成部分，從煤能中轉移出來，未參予到發(fā)電中去，而白白地作為廢汽被拋棄，是高溫系統(tǒng)的極大的浪費，所以說高溫發(fā)電系統(tǒng)的熱一電轉化效率是很低的，只有巧%一18%，超過80%的能量被浪費掉。
而低溫發(fā)電系統(tǒng)采用多種低沸點、高飽和蒸汽壓的工作介質替換高溫系統(tǒng)的單一工作介質，采取三大措施提高熱一電轉化效率:第一是采用臥式煙囪，多介質分區(qū)換熱法，提高鍋爐的熱能轉移效率，讓工作介質盡可能多地把鍋爐煤焰氣的熱能傳遞給工作介質；第二是提高蒸汽的熱量傳遞效率，采用多介質逐級降溫液化和介質降溫余熱逐級反饋參予發(fā)電的辦法，使蒸汽盡可能多地把所攜帶的能量傳遞給汽輪機，主要是把汽化潛熱釋放出來，參予發(fā)電；第三是增加環(huán)境能采集器，把大氣環(huán)境中的能量收集起來參予發(fā)電鍋爐的功能是完成熱能轉移，將煤焰氣的熱能傳遞給工作介質，變成工作介質的熱能和動能。
4、低溫發(fā)電技術的應用
在窯外分解新型干法水泥生產工藝中,窯尾預熱器和窯頭熟料冷卻機的廢氣除了部分用于烘干原料和煤以外,仍然排放掉大量的低溫廢氣余熱,其熱量約占水泥熟料燒成系統(tǒng)總熱耗量的30%左右。進一步充分利用這些中、低品位的余熱是節(jié)約能源、減少溫室氣體排放的關鍵。
低溫余熱發(fā)電的實施,一方面可以綜合利用水泥生產線排放的廢熱資源,回收高溫煙氣的熱量,變廢為寶,降低水泥生產成本和提高企業(yè)的經濟效益,部分緩解水泥制造廠用電的緊張；
另一方面可降低排煙溫度和排純低溫發(fā)電技術的應用塵濃度,減輕熱污染和環(huán)境污染。純低溫余熱發(fā)電技術的基本原理是以30℃左右的軟化水經除氧器除氧后,由水泵加壓進入窯頭余熱鍋爐省煤器,加熱成190℃左右的飽和水,分成兩路,一路進入窯頭余熱鍋爐汽包,另一路進入窯尾余熱鍋爐汽包,然后依次經過各自鍋爐的蒸發(fā)器、過熱器,產生1.2MPa、310℃左右的過熱蒸汽,匯合后進入汽輪機作功,或閃蒸出飽和蒸汽補入汽輪機輔助作功,作功后的乏汽進入冷凝器,冷凝后的水和補充軟化水經除氧器除氧后再進入下一個熱力循環(huán)。
(科技日報)
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