低溫發(fā)電

1. 什么是低溫發(fā)電

2. 方法與步驟

3. 特點(diǎn)和優(yōu)越性

4、低溫發(fā)電技術(shù)的應(yīng)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(diǎn)、高飽和蒸汽壓的工作介質(zhì)替換高溫系統(tǒng)的單一工作介質(zhì)，采用三大措施提高熱一電轉(zhuǎn)化效率：

第一是采用臥式煙囪，多介質(zhì)分區(qū)換熱法，提高鍋爐的熱能轉(zhuǎn)換效率，讓工作介質(zhì)盡可能多地把鍋爐煤焰氣的熱能傳遞給工作介質(zhì)；

第二是提高蒸汽的熱量傳遞效率，采用多介質(zhì)逐級降溫液化和介質(zhì)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(jī)，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(xiàn)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(xiàn)行高溫發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，消耗等量能源多發(fā)出3倍到3.5倍的電量，相當(dāng)于增加3個(gè)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?zé)崮?、冬夏季?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(jìn)行低溫發(fā)電，足夠人類使用千百萬年。

3、特點(diǎn)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(zhuǎn)化發(fā)電系統(tǒng)，都是使用單一物質(zhì)水作為工作介質(zhì)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(jī)，推動汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，而完成整個(gè)熱一電轉(zhuǎn)化過程。

為敘述方便，我們稱這一轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率低，主要是兩個(gè)因素造成的：

一個(gè)原因是鍋爐能量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移時(shí)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(jìn)人大氣中浪費(fèi)掉;鍋爐中產(chǎn)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(zhuǎn)移率約為;200-40()/12(X)=66.7%；

另一個(gè)原因是:高溫高壓蒸汽的汽一電轉(zhuǎn)化率低，蒸汽從熱源鍋爐中攜帶出來的能量，包括三個(gè)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(xiàn)假設(shè)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(shè)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(jī)出來的蒸汽溫度都高于100℃，我們假設(shè)高溫蒸汽的能量198千卡100%地傳給了汽輪機(jī)，汽輪機(jī)的最高熱電效率為198/837.4二23.64%，總的熱一電轉(zhuǎn)化效率為兩部分效率的乘積:66.7%x2364%=巧.76%，較好一點(diǎn)的鍋爐熱效率達(dá)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(jī)的熱損失，均未計(jì)算進(jìn)去，汽化潛熱作為能量轉(zhuǎn)移的主要組成部分，從煤能中轉(zhuǎn)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(fèi)，所以說高溫發(fā)電系統(tǒng)的熱一電轉(zhuǎn)化效率是很低的，只有巧%一18%，超過80%的能量被浪費(fèi)掉。

而低溫發(fā)電系統(tǒng)采用多種低沸點(diǎn)、高飽和蒸汽壓的工作介質(zhì)替換高溫系統(tǒng)的單一工作介質(zhì)，采取三大措施提高熱一電轉(zhuǎn)化效率:第一是采用臥式煙囪，多介質(zhì)分區(qū)換熱法，提高鍋爐的熱能轉(zhuǎn)移效率，讓工作介質(zhì)盡可能多地把鍋爐煤焰氣的熱能傳遞給工作介質(zhì)；第二是提高蒸汽的熱量傳遞效率，采用多介質(zhì)逐級降溫液化和介質(zhì)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(jī)，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(zhuǎn)移，將煤焰氣的熱能傳遞給工作介質(zhì)，變成工作介質(zhì)的熱能和動能。

4、低溫發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用

在窯外分解新型干法水泥生產(chǎn)工藝中,窯尾預(yù)熱器和窯頭熟料冷卻機(jī)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(jìn)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(guān)鍵。

低溫余熱發(fā)電的實(shí)施,一方面可以綜合利用水泥生產(chǎn)線排放的廢熱資源,回收高溫?zé)煔獾臒崃?變廢為寶,降低水泥生產(chǎn)成本和提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)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(shù)的應(yīng)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(shù)的基本原理是以30℃左右的軟化水經(jīng)除氧器除氧后,由水泵加壓進(jìn)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(jìn)入窯頭余熱鍋爐汽包,另一路進(jìn)入窯尾余熱鍋爐汽包,然后依次經(jīng)過各自鍋爐的蒸發(fā)器、過熱器,產(chǎn)生1.2MPa、310℃左右的過熱蒸汽,匯合后進(jìn)入汽輪機(jī)作功,或閃蒸出飽和蒸汽補(bǔ)入汽輪機(jī)輔助作功,作功后的乏汽進(jìn)入冷凝器,冷凝后的水和補(bǔ)充軟化水經(jīng)除氧器除氧后再進(jìn)入下一個(gè)熱力循環(huán)。