废气发电能力分析.docVIP

新型干法水泥窑低温废气余热最大发电能力 1.1. 概念的导入 ?“热量”有两个方面的概念：一是“量”的概念，通常我们所讲的“热量”一般都是仅指量的概念；另一个是“质”的概念（从热能---动力转换角度来讲，也是最重要的概念），它是与温度联系在一起的，它可以描述：某一数量的热量，在不同温度下理论上可以转换为最大“有用功”的能力，这个“有用功”通常定义为 “ ”。在火力发电领域，这个 “有用功”或者“ ”也可以称为发电能力。 热量的“质”或称“ ”的概念，说明了：对于相同的热量，如果温度不同，其发电能力是有极大差别的，是研究热能---动力转换的基础理论之一。 举例如下： 1Kg/h--1000的热水,其含有的热量为1Kg/h×1000×1KCal/Kg.℃=1000KCal/h，这个1000KCal/h--1000热量，理论上转化为最大电能的能力N=[1-273K/(1000＋273K)]×1000KCal/h×4.1868KJ/KCal÷3600S=0.9135KW。1000KCal/h 就是热量，而0.9135KW就是1000KCal/h 热量在1000时的质量-- 。这个1000KCal/h--1000的热量，理论上的热电转换效率为0.9135KW×860Kcal/KWh÷1000KCal/h=78.56%。 对于10Kg/h--100的热水,其含有的热量同样为10Kg/h×100×1KCal/Kg.℃=1000Kcal/h，但这个1000KCal/h--100热量，理论上转化为最大电能的能力则为N=[1-273K/(100＋273K)]×1000 KCal/h×4.1868 KJ/KCal÷3600S=0.3118KW。同样是1000KCal/h 的热量，但由于其温度为100，发电能力就只有0.3118KW。这个1000KCal/h--100的热量，理论上的热电转换效率仅为0.3118KW×860 Kcal/KWh÷1000 KCal/h =26.8%。 如果不用1000Kcal/h--1000的热量来直接发电而是经过一个换热过程后将其变成1000Kcal/h--100的热量（类似于水泥窑330～360左右的废气经锅炉换热后变成了300左右的水蒸气），再由1000Kcal/h--100的热量来发电（类似于水泥窑废气再由300左右的水蒸气发电），那么：本来如果由1000Kcal/h--1000的热量直接发电时最高可发电0.9135KW，但经过换热后由1000Kcal/h--100的热量来发电时最高发电只能为0.3118KW了。也就是说：这个换热过程由于有1000－100=900℃换热温差的存在，造成了0.9135KW－0.3118KW=0.6017KW发电能力的损失。这个过程说明：只要有换热温差存在，就有发电能力的损失；在研究热能---动力转换过程中，前述0.6017KW发电能力的损失称为由于换热温差形成的固有 损失，与0.9135KW的比例--0.6017KW/0.9135KW=65.9%称为固有 损失率，而且换热过程中的换热温差越大，发电能力损失或固有 损失越大。 1.2. 的概念 能有热能、机械能、风能、电能、水能、化学能等多种形式，它们的最终目的都是要转变为有用功。因此， 就是对某一状态的能在可逆条件下过渡到环境状态时能够最大限度地转变为有用功即能质这一共性的量度(电能是质量最高的能，从热力学角度,认为电能可以100%的转变为有用功,因此发电功率也就可以认为是 )。 对于某种工艺过程的废气余热，其 的计算方法如下： 设废气在某一设备中进行可逆稳定的流动过程（即废气以状态1流入该设备，以状态2流出该设备，有另一个热源T将热量dq流入该设备，以有用功Ws流出该设备----这个过程一般可称为热能---动力转换过程），见图1，则流入设备和流出设备的能量是相等的，忽略进口处和出口处废气的动能和位能差，则有能量方程（1）和熵方程（2） ? ? 图1? ?可逆稳定流动过程的能量及熵平衡图 能量方程：h1+∫dq=h2+Ws???????????????????????????????? (1) 熵方程：s1+∫(dq/T)=s2????????????????????????????????????????????????? ????(2) 设环境温度为To并以To乘方程（2）后与方程（1）相减可得： h1-Tos1-∫[( To÷T)dq]+ ∫dq=h2-Tos2+Ws 即Ws=(h1-h2)-To(s1-s2)??????????????????????????????? ??(3) 设废气余热没有外来热源T存在（如水泥窑纯低温废气余热发电系统），则∫( To÷T) dq= ∫dq=0，而有： Ws=(h1-h2)-To(s1