干熄焦余热发电系统分析与运行优化研究

摘要

节能减排是转变粗放型经济增长方式，缓解资源和环境压力的重要政策之一。钢铁是高能耗、高污染的产业，是国家节能减排的重点行业，面对外部资源、能源和环境压力日益增大的严峻形势，高效回收利用钢铁生产过程中的余热能是未来钢铁工业节能减排的主攻方向和突破口。干熄焦是回收利用钢铁生产过程中焦炭显热的重要技术，本文以钢铁生产过程中的干熄焦工序为研究对象，根据多孔介质传热和场协同理论，对干熄焦余热高效回收进行了理论研究，对迁安中化干熄焦电站系统进行热力学分析和系统运行优化及参数调控研究。本文的主要内容如下：
　　1.建立干熄焦余热发电系统热力模型；建立干熄炉内焦炭冷却过程换热模型，并利用多孔介质传热和场协同理论，分析焦炭的冷却机理；
　　2.以迁安中化煤化工有限责任公司干熄焦电站的设计工况为计算基础，并结合运行工况对干熄焦电站进行热平衡和火用平衡对比计算，结果表明干熄焦系统热量损失最大的环节是凝汽器中的冷凝过程58.47％和干熄炉排焦热损失18.57%；而火用损最大的设备是干熄炉13.64%、余热锅炉21.90%和汽轮机18.74%；在能量平衡计算的基础上，利用 EUD图像法分别对干熄炉、余热锅炉和汽轮机进行火用损分析，指出干熄炉内换热火用损可分为两部分：冷却段和环形烟道，其中冷却段焦炭与循环气体的对流换热火用损占干熄炉换热火用损55.7%，环形烟道内焦粉和可燃气体燃烧引起的换热火用损占干熄炉换热火用损44.3%；余热锅炉内的换热火用损可分为三部分：省煤器段、蒸发器段和过热器段，火用损最大的部位在蒸发器内，占锅炉换热火用损60.98%；
　　3.建立干熄焦余热电站系统优化模型，以余热电站吨焦净发电量为目标函数，以循环风量和余热锅炉主蒸汽压力作为可控运行参数，并对运行参数分别进行优化，同时结合 EUD图像法分析干熄焦主要设备换热火用损随运行参数的变化关系。在对干熄焦电站系统运行参数优化的基础上，分别对干熄炉系统和余热锅炉系统的主要参数控制作了分析，在实际生产运行中，以主蒸汽设计参数为基准，适当合理的提高主蒸汽参数，并将风焦比控制在1600Nm3/t-1700Nm3/t范围内，此时干熄炉和余热锅炉的换热火用损相对较小，热效率相对较高，干熄焦电站的吨焦净发电量可达到最大，经济效益较为显著。

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第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作

第2章 干熄焦余热高效回收理论研究

2.1 干熄焦余热发电系统流程

2.2 干熄焦余热发电系统理论建模

2.3 焦炭冷却过程换热模型

2.4 本章小结

第3章 干熄焦余热发电系统热力学分析

3.1 迁安中化干熄焦电站

3.2 迁安中化干熄焦电站的热力学分析

3.3 本章小结

第4章 干熄焦电站的系统优化

4.1 干熄焦余热电站的系统优化模型

4.2 干熄焦余热电站的系统优化

4.3 干熄焦系统的主要参数控制

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 本文的主要贡献与结论

5.2 对今后工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢