低温发电

低温发电

发布时间： 2011-08-05  |  

    低温发电系统采用卧式烟囱多介质分区换热法，减少了排入大气的热量损失，提高了燃料的利用率，能量转移率从现在的60%一75%提高到90%以上；而在蒸气发电过程中，由于采用多介质逐级降温液化和介质降温余热逐级反馈参与发电的办法，发出的电量能达到高温发电的4倍到4.5倍。

   

低温发电

1. 什么是低温发电

2. 方法与步骤

3. 特点和优越性

4、低温发电技术的应用

 

    1、什么是低温发电

低温发电的含义：低温发电系统是采用多种低沸点、高饱和蒸汽压的工作介质替换高温系统的单一工作介质，采用三大措施提高热一电转化效率：

第一是采用卧式烟囱，多介质分区换热法，提高锅炉的热能转换效率，让工作介质尽可能多地把锅炉煤焰气的热能传递给工作介质；

第二是提高蒸汽的热量传递效率，采用多介质逐级降温液化和介质降温余热逐级反馈参与发电的办法，使蒸汽尽可能多地把所携带的能量传递给汽轮机，主要是把汽化潜热释放出来，参与发电；

第三是增加环境能采集器，把大气环境中的能量收集起来参与发电。消耗等量能源低温发电系统发出的电量是现行高温系统的4倍到4.5倍。

 

2、方法与步骤

第一步，是用低温发电系统对现行高温发电系统进行技术改造，消耗等量能源多发出3倍到3.5倍的电量，相当于增加3个半地球的能源储量。

第二步，是逐步增加环境能源的低温发电量，逐步减少矿物能源的低温发电量。地球有丰富的环境能源:太阳能、地热能、冬夏季节地温与大气温差能、海水温差能等等，特别是太阳能，太阳直射地表的能量密度为L3kW/mZ，平均照射地表的能量密度为0.35kw/mZ，人均地表有量为10万m夕人，2以抖年世界人均电力有量仅为0.2kw/人，采集太阳能进行低温发电，足够人类使用千百万年。

 

3、特点与优越性

目前，采用煤、石油、天然气、核能等作为热能源的热一电转化发电系统，都是使用单一物质水作为工作介质的，首先将水在锅炉中加热汽化，变成高温高压蒸汽，再将高温高压蒸汽送人汽轮机，推动汽轮机旋转，汽轮机带动发电机发电，而完成整个热一电转化过程。

为叙述方便，我们称这一转化装置为高温发电系统或简称高温系统。高温系统热一电转化率低，主要是两个因素造成的：

一个原因是锅炉能量转换率低，锅炉烟囱过高，又是立式工作，高温炉气流速过快，能量转移时间过短，一部分能量还未传递给水，锅炉气就带着较高的温度，变成废气进人大气中浪费掉;锅炉中产汽用的水管或火管，为了保证高温高压工作，安全可靠，管壁过厚，热阻过大，降低了能量传递效率，锅妒煤焰气的燃烧温度约1200℃，烟囱出口温度约400℃，高谧系统的能量转移率约为;200-40()/12(X)=66.7%；

另一个原因是:高温高压蒸汽的汽一电转化率低，蒸汽从热源锅炉中携带出来的能量，包括三个部分，一部分是从环境温度升到100℃的能量，每公斤为(100一x)千卡，X为环境温度，现假设环境温度X为0℃，水升到100℃吸热100千卡/kg;第二部分是100℃水变成100℃蒸汽的能量，539.4千卡/kg，称为水的汽化潜热;第三部分能量是100℃的蒸汽升至最高工作温度的能量，假设最高温度为540℃，高温蒸汽的比热为0.4至0.45千卡/kg?℃，这部分能量为(54O-100)x0.45千卡=198千卡，每公斤蒸汽携带的总能量为(l(X)+539.4+198)千卡=837.4千卡。从汽轮机出来的蒸汽温度都高于100℃，我们假设高温蒸汽的能量198千卡100%地传给了汽轮机，汽轮机的最高热电效率为198/837.4二23.64%，总的热一电转化效率为两部分效率的乘积:66.7%x2364%=巧.76%，较好一点的锅炉热效率达到75%，它的总的热效率为:75%x23.64%=17.7%，其他的损失，包括汽路损失和发电机的热损失，均未计算进去，汽化潜热作为能量转移的主要组成部分，从煤能中转移出来，未参予到发电中去，而白白地作为废汽被抛弃，是高温系统的极大的浪费，所以说高温发电系统的热一电转化效率是很低的，只有巧%一18%，超过80%的能量被浪费掉。

而低温发电系统采用多种低沸点、高饱和蒸汽压的工作介质替换高温系统的单一工作介质，采取三大措施提高热一电转化效率:第一是采用卧式烟囱，多介质分区换热法，提高锅炉的热能转移效率，让工作介质尽可能多地把锅炉煤焰气的热能传递给工作介质；第二是提高蒸汽的热量传递效率，采用多介质逐级降温液化和介质降温余热逐级反馈参予发电的办法，使蒸汽尽可能多地把所携带的能量传递给汽轮机，主要是把汽化潜热释放出来，参予发电；第三是增加环境能采集器，把大气环境中的能量收集起来参予发电锅炉的功能是完成热能转移，将煤焰气的热能传递给工作介质，变成工作介质的热能和动能。

 

4、低温发电技术的应用

在窑外分解新型干法水泥生产工艺中,窑尾预热器和窑头熟料冷却机的废气除了部分用于烘干原料和煤以外,仍然排放掉大量的低温废气余热,其热量约占水泥熟料烧成系统总热耗量的30%左右。进一步充分利用这些中、低品位的余热是节约能源、减少温室气体排放的关键。

低温余热发电的实施,一方面可以综合利用水泥生产线排放的废热资源,回收高温烟气的热量,变废为宝,降低水泥生产成本和提高企业的经济效益,部分缓解水泥制造厂用电的紧张；

另一方面可降低排烟温度和排纯低温发电技术的应用尘浓度,减轻热污染和环境污染。纯低温余热发电技术的基本原理是以30℃左右的软化水经除氧器除氧后,由水泵加压进入窑头余热锅炉省煤器,加热成190℃左右的饱和水,分成两路,一路进入窑头余热锅炉汽包,另一路进入窑尾余热锅炉汽包,然后依次经过各自锅炉的蒸发器、过热器,产生1.2MPa、310℃左右的过热蒸汽,汇合后进入汽轮机作功,或闪蒸出饱和蒸汽补入汽轮机辅助作功,作功后的乏汽进入冷凝器,冷凝后的水和补充软化水经除氧器除氧后再进入下一个热力循环。

 

(科技日报)