热能工程实习专题报告

锅炉专题锅炉本体各受热面功能、系统连接流程及基本工作原理，新技术应用现状一 锅炉本体受热面受热面：高温介质和低温介质进行换热的表面，对于锅炉而言就是把烟气中的热 量传给锅内低温工质的表面。受热面的作用a:传递热量b: 隔离加热介质和被加热介质，是两种介质的分界面 受热面分类：通常分为辐射受热面和对流受热面两类。 辐射受热面：以辐射换热为主要换热方式的受热面。其特点是传递热量的多少主 要取决于辐射换热的强弱。虽然也有对流换热，但换热的影响基本上可忽略。传 热的热流密度与加热介质和被加热介质绝对温度的四次方差成正比。 对流受热面：传热过程以对流换热为主的受热面，主要包括凝渣管束、锅炉管束、 对流过热器和再热器、省煤器及空气预热器等受热面。尽管这些受热面的作用、 构造、布置以及工质和烟气的热工数据有很大的不同，但其传热过程都是以对流 换热为主。蒸汽锅炉中受热面主要包括水冷壁，凝渣管束，锅炉管束，过热器，再热 器，省煤器，空气预热器等；热水锅炉中没有过热器和再热器等受热面。 水冷壁是指布置在炉膛四周、炉墙内壁面附近的平行并列管，是一种管式辐射受 热面。管子内有工质流动和冷却。是一般水管锅炉必须具备的受热面。 水冷壁 一般作为蒸发受热面，是自然循环锅炉构成水循环回路的重要部件，其作用主要 包括： 对炉墙的作用：保护炉墙免受高温作用，使灰渣不易粘在炉墙上，防止炉墙被冲 刷磨损、过烧而损坏。装设水冷壁后，炉墙的内壁温度大大降低，因此炉墙的厚 度可以减小，重量减轻。吸热：火焰对水冷壁的辐射传热已成为锅炉传热重要方式。由于炉内温度较高， 且烟速很低，这种吸热主要通过辐射方式。在炉膛出口处将烟气的温度冷却到足 够低的程度。固定炉墙：对于敷在水冷壁管子上的炉墙，即敷管炉墙或管承炉墙，水冷壁也起 了悬吊的作用。水冷壁主要分为分为光管式水冷壁和膜式水冷壁。 光管式水冷壁就是通过锅筒及集箱连接起来的一排布置在炉墙内侧的光管。在中 小容量锅炉上用得比较广泛。光管水冷壁一般贴近炉膛四壁，互相平行地垂直布 置，上部与锅筒或上集箱连接，下部与下集箱相连。 光管式水冷壁优点：制造、 安装简单。缺点：保护炉墙的作用小，炉膛漏风严重。所谓膜式水冷壁就是各光管之间用鳍片或扁钢焊接成的一管屏。在大容量锅炉中 较多的采用，它将炉墙全部遮蔽。目前，膜式水冷壁大多是由光管和鳍片（扁钢 条）焊接而成。不用扁钢，而用埋弧焊接法将管子一起焊成管排。 炉膛密封性 好，漏风量少，炉膛可采用微正压燃烧。优点：可降低锅炉的排烟热损失，从而 提高锅炉的热效率；对炉墙保护好，炉墙温度大大降低，可使其厚度减薄，减轻 重量和简化炉膛结构；可缩短起动和停炉时间。过热器:将蒸汽从饱和温度加热到额定的过热温度。分类:辐射过热器 ;半辐射（屏式）过热器;对流过热器;包墙管过热器 .辐射过热器布置方式：在自然循环锅炉中，垂直布置在炉膛壁面上；可布置在炉 膛四壁的任一面墙上；可集中布置，也可与水冷壁子间隔排列.布置在炉膛上部：优点：使管子避开热负荷最大的火焰中心 缺点：水冷壁高度降低，对水循环不利 沿炉膛全高布置：优点：水冷壁高度不变，对水循环无影响 缺点：处于火焰中心区的过热器管子工作条件很差 半辐射过热器屏式过热器布置在炉膛出口，吸收对流热 +辐射热（炉膛辐射 + 屏间烟气辐射）。形状：对流烟道之前，稀疏的管屏。 悬挂，向下膨胀；为增加刚性，保持节距，将相邻屏中的任一管子夹持在一起， 屏本身用管子夹紧 使用屏式过热器优点：降低进入对流受热面烟温，防止密集对流受热面结渣；减 轻了大型锅炉炉膛壁面积相对较小，不能布置辐射受热面的困难；使过热器布置 在更高的烟温区域，减少金属耗量；辐射吸热比例增大（吸收炉膛辐射热；在更 高的烟温区域，有较大的气体辐射层厚度，气室辐射热量增加），改善了过热汽 温的调节特性；对流过热器布置在对流烟道中，主要依靠对流传热从烟气中吸收 热量。无论哪种形式的锅炉，只要有过热器，就离不开对流过热器，应用广。垂直布置应用：n型锅炉，布置于水平烟道中。优点：结构简单，吊挂方便，结 灰渣较少，广泛应用。缺点：停炉后管内积水难以排除，长期停炉将引起管子腐 蚀；在升炉时，由于管内积存部分水，在工质流量不大时，可能形成气塞而将管 子烧坏水平布置应用：n型锅炉的尾部竖井、塔形锅炉、箱型锅炉。优点：易于疏水排 气；缺点：支吊比较困难，在高温烟区通常采用管子吊挂的方式，以节省高合金 钢的耗量 包墙管过热器：在水平烟道和后部竖井的内壁，象水冷壁那样布置的过热器，称 为包墙管过热器。包墙管紧靠炉墙，仅受烟气单面冲刷，而且烟速较低，因此对 流传热效果较差不同于对流过热器。处于烟温较低区域，因此辐射传热效果较 差不同于辐射过热器。主要作用：采用悬吊结构和敷管式炉墙，这样可将水平烟道和后部竖井的炉墙直 接敷设在包墙管上，形成敷管炉墙，从而可以减轻炉墙的重量，简化炉墙的结构。 包墙管悬吊于炉顶，采用比较简单的全悬吊锅炉构架。再热器:将汽轮机高压缸的排汽再回到锅炉中加热到高温，然后再送到汽轮机的 中压缸及低压缸中膨胀作功。这个再加热的部件称为再热器。再热器的工作特点： 流量大压力低温度高；工作条件比过热器更差；由于p低，比容大，p 小, a小， azr= agr/5。再热蒸汽对管壁的冷却能力差热力系统的经济性受再热系统阻力的影 响很大。尾部受热面主要指省煤器和空气预热器。省煤器：利用锅炉尾部低温烟气的热量来加热锅炉给水的受热面。作用：1对低压小型锅炉：&排烟温度，个热效率，节约燃料消耗量。为I排烟温度，可用管束，可用省煤器，用省煤器经济有效；2现代大型锅炉： 给水的高度回热，并且采用了空气预热器，因此省煤器的作用主要是为了减少蒸 发受热面，以便宜的省煤器受热面来代替价格较贵的蒸发受热面。 3 进入锅筒水 温提高到接近锅筒中工质的饱和温度，降低了锅筒进水温度和锅筒中工质饱和温 度间温差，降低了由此温差而引起的锅筒热应力。分类：按材料分为铸铁式和钢管式；按水被加热程度分为非沸腾式和沸腾式；按 受热面形状分为光管，鳍片管和膜式。空气预热器利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧用空气的一种热交换装置。在近代 火力发电站中，由于 tgs 较高，省煤器无法将烟气冷却到合乎经济要求的温度， gs而 tlk 低，因此可用空预器降低排烟温度。作用I排烟温度，f锅炉效率；f炉温，改善燃料着火和燃烧，I不完全燃烧 损失，f锅炉效率；对难着火燃料重要。f炉温，强化辐射换热；热空气可作为 制粉系统的干燥剂。分类：间壁式包括板式和管式，管式（分钢管玻璃管铸铁管）分为立式和卧式。 再生式分为受热面回转（水平轴 垂直轴）和风罩回转；热管式锅炉主要是通过燃料燃烧使燃料的化学能转化为水蒸汽的内能，原理：水在 管路内被燃料加热先变成饱和蒸汽，然后通过过热器变成过热蒸汽，通过减温器 控制好出口温度，进入汽轮发电机组发电或供热。 水- 省煤器-汽包-过热器- 减温器-集汽集箱-主汽管道；燃料-输煤皮带-炉膛-炉渣工业锅炉的工作过程锅炉是用热能来加热工质（一般为水）产生蒸汽的设备， 最基本的构成是汽锅和炉膛两大部分。锅炉设备的工作过程概括起来包括三个同 时进行着的过程:燃料的燃烧过程，烟气向水的传热过程和水的汽化过程。1 燃煤锅炉的燃烧过程：燃料煤加到煤斗中并落在炉排上，电机通过减速机、链 条带动炉排转动，将燃料煤带入炉内。燃料煤一边燃烧一边向后移动，燃烧所需 要的空气由鼓风机送入炉排中间的风箱后，向上通过炉排到达燃料燃烧层。风量 和燃料量成比例（风煤比），以便进行充分燃烧，形成高温烟气。燃料煤燃烧剩下 的灰渣，在炉排末端通过除渣板后排入灰斗。这一整个过程称为燃烧过程。2 烟气向水的传热过程：由于燃料的燃烧放热，炉膛内温度很高。在炉膛四周墙 面上都布置着一排水管，称为水冷壁。高温烟气与水冷壁进行强烈的辐射换热和 对流换热，将热量传递给管内的水。继而烟气受引风机、烟囱的引力向炉膛上方 流动。烟气经出烟窗（炉膛出口）并通过防渣管后就冲刷蒸汽过热器（蒸汽过热器是 一组垂直放置的蛇形管受热面，使汽锅中产生的饱和蒸汽在其中受烟气加热而过 热）。烟气流经过热器后又经过接在上、下炉筒间的对流管束，使烟气冲刷管束， 再次以对流换热方式将热量传递给管束内的水。沿途降低温度的烟气最后进入尾 部烟道，与省煤器和空气预热器内的水进行热交换后，较低温度的烟气经过除尘 器除尘，去硫等一系列净化工艺通过烟囱排出。省煤器实际上就是给水预热器， 它和空气预热器一样，都设置在锅炉尾部烟道中，以降低排烟温度，提高锅炉效 率，从而节省燃料。3 水的汽化过程：水的汽化过程就是蒸汽的产生过程，主要包括水循环和汽水分 离过程。经过除氧等处理的水由泵加压，先流经省煤器而得到预热，然后进入汽 锅。锅炉工作时，汽锅中的工作介质是处于饱和状态下的汽水混合物。位于烟温 较低区段的对流管束，因受热较弱，汽水的容重较大;而位于烟气高温区的水冷 壁和对流管束，因受热强烈，相应水的容重较小，因而容重大的往下流入下锅筒， 而容重小的则向上流入上锅筒，形成了水的自然循环。蒸汽产生的过程是借助上 炉筒内装设的汽水分离设备，以及在锅筒本身空间中的重力分离作用，使汽水混 合物得到分离。蒸汽在上锅筒顶部引出后进入蒸汽过热器，而分离下来的水仍回 到上锅筒下半部分的水中。新型换热器在锅炉受热面中的应用现状热管是一种具有高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的 蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面 积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。缺点是抗氧化、耐高 温性能较差。以热管为传热元件的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损 小、有利于控制露点腐蚀等优点。目前已广泛应用于冶金、化工、炼油、锅炉、 陶瓷、交通、轻纺、机械等行业中，作为废热回收和工艺过程中热能利用的节能 设备，取得了显著的经济效益。主要特点1、热管换热器可以通过换热器的中隔板使冷热流体完全分开，在运行 过程中单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生破坏时基本不影响换热器运行。 热管换热器用于易然、易爆、腐蚀性强的流体换热场合具有很高的可靠性。2、热管换热器的冷、热流体完全分开流动，可以比较容易的实现冷、热流体的 逆流换热。冷热流体均在管外流动，由于管外流动的换热系数远高于管内流动的 换热系数，用于品位较低的热能回收场合非常经济。3、对于含尘量较高的流体，热管换热器可以通过结构的变化、扩展受热面等形 式解决换热器的磨损和堵灰问题。4、热管换热器用于带有腐蚀性的烟气余热回收时，可以通过调整蒸发段、冷凝 段的传热面积来调整热管管壁温度，使热管尽可能避开最大的腐蚀区域。在锅炉尾部受热面管式空气预热器中，热管技术及热管换热器的应用目前得到 了较快发展,热管空气预热器以其优良的特性正逐步被运用于锅炉尾部烟道气的 余热回收。应用热管换热器时考虑的问题：1热管空气预热器与原有设备的配合由于热管器在锅炉尾司溯气余热回收中的应用近几年来才被人们所重视, 许多 情况下都属于原有现场条件下的技术与设备改造, 这就存在一个选择适当位置, 与系统其它设备配合的间题, 设计前应对现场条件周密考察, 尽可能地减少因烟 道、风道改变所引起的阻力损失, 并使气体流动畅通, 避免进热管空气预热器及 其它换热器及其它换热设备时气体流动的不均衡, 影响换热效果。2热管空气预热器的防腐蚀与防磨损.一般燃料燃烧后烟气会混合生成硫酸蒸汽， 凝结在锅炉尾部受热面上, 就发生低温腐蚀问题, 烟气中的硫酸蒸汽凝结成硫酸雾的温度为露点温度, 露点温度与燃料中含硫量有关, 而一定含硫量下金属受热 面低温腐蚀速度与管壁有关, 设计前可以根据燃料含硫量由图或经验公式得到 露点温度设计中如能将控制管壁温度高于露点温度, 便能有效地防止腐蚀，。热 管空气预热器在这方面有着比其它换热器明显的优越性。通过调整热管根数及冷, 热侧的传热面积来调整管壁温度, 从而避免露点腐蚀。当:锅炉运行工况稳定时， 如一些大型电站锅炉可利用热力计算软件, 对每排热管壁温进行校核，若锅炉运 行工况不稳定，如一些自备电站、工业炉等， 可通过计算使管壁温度高于露点 温度, 从而有效地防止低温酸露点腐蚀, 延长热管空气预热器的使用寿命。烟气 对管壁的磨损主要是烟气中含尘颗粒在一定速度下横掠管束时造成的, 设计中 可以选择适当烟气流速减缓磨损。另一方面, 由热管的导热性能较好, 因而, 设 计中可略加大管壁厚以克服磨损3热管式空气预热器的防积灰 锅炉尾部烟气受热面上的积灰、堵塞常常使烟道通风阻力增强, 炉膛氧不足, 风 机负荷增加, 能耗加大。经常性的人工清灰也大大增加了检修劳动强度。在热管 空气预热器的中通常可采取以下方法防止或减少积灰堵塞1在烟气风道允许的阻力降范围内适当提高烟气工况流速, 使气流动产生自清灰作用；2适当提高管壁温度, 以减少灰分凝聚；3保持适当的翅片间距和热管的净间距, 避免翅片与翅片间、管子与管子间的搭桥现象；4 对于通过空气预热器的烟气, 在进出温差较大时, 可采用变截面设计方法 , 使 烟气以等流速通过空气预热器, 避免积灰；5热管空气预热可倾斜放，以减少翅片表面的积灰能力口；6选择合适的吹灰装置定期吹灰, 实现烟气自清灰和定期清灰相结合, 防止堵塞7在现场条件允许的情况下，可在热管空气预热器烟气侧前后留下清灰孔口并可以.选择良好的结构设计形式, 在积灰时可逐根拆下彻底清灰。对于新建设备, 系统阻力可考虑配备适当功率的风机来解决。但对于改造工程, 则应对正常工况、最大工况下风机余量及燃烧调整情况等作深入了解, 为保证锅 炉的正常运行, 应以不增加或少增加原有系统烟气侧、空气侧阻力原则 措施有1选择适当位置，减少因烟风道改造所引起的阻力损失口2 在保证一定传热面积的情况下 , 应尽可能地减少气流横掠过的管排数以少流 经空气预热器的阻力降, 可调整热管排列形式, 适当控制气流速度。3 选择热管空气预热器中间密封形式热管空气预热器与回转式空气预热器相比, 其最大的优点是漏风量极小 。但如果中间密封形式选择不当, 密封性能不好, 仍 将严重影响热管空气预热器的使用, 且不利于热空气预热器特性的体现。 为此, 选择可靠的是中间密封形式就显得尤为重要。应用实例：九江石化总厂锅炉空气预热器最初采用的是钢管式空气预热器, 经一段时间的使用后因腐蚀严重, 后采用硼硅玻璃管式空气预热器, 虽较好地解 决了低温腐蚀问题, 但却带来了易破损的新问题玻璃管的破损引起尾部烟道漏 风严重, 空气进入烟道造成通风短路, 既加剧了结露、积灰, 又使燃烧从氧不足, 送引风机负荷加大。一般情况下, 每23个月就得被迫停炉检修。经常性的停炉 对于延长锅炉使用寿命极为不利,既影响了正常生产又使其经济效益受到损失。 为解决上述问题, 我们与该厂合作对锅炉尾部低温段空气预热器进行了改造, 采 用了碳钢水重力热管换热器, 经测试和现场运行可得到结论：空气预热器漏风系数近似为零；由于空气预热器 漏风量的减少, 不再出现原有的送、引风短路状况，送、引风机的负荷明显降低； 由于空预器漏风量的减少，送风调节灵活性明显提高， 空气预热器改造后, 烟气侧阻力和空气侧阻力得到降低， 有利于提高锅炉系统 效率； 经济效益明显, 据估算该项节能改造， 设备投资一年内即可行得到回收。 现在国内已经有 10 多台热管换热器用于工厂工业生产，经长时间实际运行后反 映良好，为热管换热器广泛使用积累了经验，有力的促进了应用锅炉受热面研发 的新型换热器提高锅炉效率的科研发展。发电厂专题热电联产的经济性分析方法及效益分析电能和热能是人类生活和生产中应用得最为广泛的两种能量，热、电负荷所 需热能的品位相差很大，热负荷只需要较低品位的热能，而火力发电厂生产电能， 为提高热功转换的效率却要求高品位的热能（即高参数蒸汽）。满足热、电需求的 生产方式有热电分产和热电联产方式，热电联产指把燃料化学能产生的高位热能 先用来生产电能，然后将做过功、品位降低的热能对外供热。我国热电联产机组从 6 MW 到 300 MW 容量不等，占我国燃煤消耗量比重较 大。当前评价热电联产机组经济性的主要技术指标包括热电厂的燃料利用系数 （总热效率）和热电联产热电比。不同机组其经济性与机组容量、供热需求等外部 条件有密切的关系即影响煤耗的非机组自身因素的外部条件较多，以目前机组 经济性指标难以科学地衡量热电机组的能耗水平。由此，我们提出节能比的概念， 既可实现对机组自身节能状况的比较，又可为不同容量，不同类型的机组进行能 耗水平比较，从而为有效地、有针对性地开展节能监督和节能技术改进提供参考。 1 现有技术指标的特点分析和欠缺热电分产方式，即以凝汽式电厂生产电能对外供电；用工业锅炉、采暖锅炉 或民用炉灶生产热能对用户供热。热功转换过程中必然产生的低位热能没有得到 利用而白白浪费掉；另一方面分别供应的低位热能却使能量大幅度无效贬值。热电联产是由供热式汽轮机（B型、C型、CC型）的供热汽流先发电后供热的生 产方式，它是利用做过功的汽流对外供热。其用能特点是：用能较合理，做到按 质供能，综合用能，使能尽其用。热电厂热经济指标的制定，比凝汽式电厂和供 热锅炉要复杂和困难得多，因为 1）热电联产为基础的热电厂，同时生产形式不 同、质量不等的两种产品热能和电能。2）对热电厂的热经济指标还有下列的 具体要求： 除包括热、电两种产品的总经济指标外，还必须有热能、电能两种产品的分项 指标。 要能正确地、全面地反映热电厂生产过程的技术完善程度。 热电厂总的热经济指标，应能反映对燃料的有效利用（质和量两方面）程度。现 有热电厂经济技术指标包括燃料利用系数、热化发电率和热电比。热电厂的燃料 利用系数（总热效率）是指热电厂的能量输出和输入的比例关系。即：3 600加血斗仇恥二臥式中询+料利用系数匸叫一 电厂棘出电量(kW. h)；仇一豹电厂供热KW)；% 电厂愍料消耗ft(kgj;!它是用热量单位按等价能量相加，表示热电厂燃料有效利用程度在数量上的关系, 但未考虑两种能量产品质的差别。对于凝汽式汽轮机组，其输出只有单一的电能 产品，当凝汽机组燃用煤时，燃料利用系数即可反映机组能耗水平，而供热机组 有热能和电能两种品位不同的产品不能简单用热量来比较两热电厂的热经济性。 因此燃料利用系数不能完伞科学地反映对热电联产机组运行经济状况。热化发 电率只与联产部分的热、电有关，它是供热机组的热化发电量与热化供热量之间 的比值，即单位热化供热量的电能生产率。即：=/kWh/GJ(2)式中a热化发电率；Wk热化发电M(kw.h)iQx化供热量儿其中，热化发电量只占供热或回热有关的那部分蒸汽所转化的能量，却未反映出 纯凝发电的那部分能耗水平。热电比是机组供热热量与发电量当量热量之间的一个比例，即：热电比仅是反映热电机组的运行状态。无法反映热电联产机组的能耗水平。2 节能比的概念21 基本定义节能比指在向社会供给同样数量及品位的热能量及电能时，热电分产与热电联 产所耗用的一次能源量的比值。22 节能比的物理意义节能比反映了不同类型机组在不同生产方式下生产相同电量和热量时，联产 方式与当地区域分产方式下消耗一次能源平均水平的比较。节能比越大，表明联 产方式比用分产方式消耗一次能源更节能。当节能比为1.0 时，说明其供电和供 热的能耗水平与当地区域平均水平相当。如某热电联产机组额定设计工况的节能 比 1.3，则说明当此机组耗用标煤100 吨时，若热电分产由当地主力凝汽机组_(取 300 MW）供电及由集中锅炉房供热，则须耗用标煤130吨。所以节能比定量说明 了此热电联产机组对当地社会的节能降耗和环保减排作用。用此指标，对不同热 电联产机组在各种运行工况下的节能减排效果都可以进行比较。对于纯发电汽轮 机组，若其供电煤耗为340 g /kW. h,则其一次能源消耗率相当于节能比为1. 0 的热电联产。如新建天津北疆电厂l 000 MW容量的超超临界综合利用机组，其 设计供电煤耗为288 g/kW. h,节能效果相当于节能比为1. 181的热电联产机 组水平。3节能比概念的作用和意义节能比科学准确地评价了不同类型机组在不同运行方式时的能耗水平。反映 了机组在生产电能和热能时相对当地能耗平均水平的位置，具有比能源利用率更 能准确反映机组自身节能水平的作用，既体现了能源量的差别，又体现r品位的 差别。3. 2 对机组经济运行水平考核更加科学化，为调度和考核机组提供一个有效手 段。3. 3 对促进当地热电机组节能水平的提高具有重要的指导意义。节能比是将生 产热和电两种不同品位的能量消耗同一能源（煤）与当地两种产品平均能耗水平进 行比较，既充分反映了其能源的利用状况，又反映出两种产品的转换效率.并体 现了热电联产机组在当地区域能耗水平所处的地位，为开展节能工作和制订能源 政策提供了科学的依据。热产联产的效益分析热电联产的经济效益、社会效益热电联产是节能的有效途径。用高效率大容量锅炉代替分散的多台低效率锅 炉，热效率提高。大锅炉采用静电除尘和脱硫装置，较好地控制了废气对大气 的污染，有利于改善附近居民区的生活条件节能效果某公司动力系统原来都是中温中压锅炉，配套的是12MW和6MW发电机组， 从统计数字看，原有的发电煤耗是5109 / kWh至498t/kWh之间，高压高温炉 和配套50MW机组投入运作后，发电煤耗为3659 / kWh至3379 / kWh，单从这 一点计算，按50MW机组一年的发电量计算，可节约标煤58000t。新型联合循环发展现状及应用实例（实际系统组成） 生物质整体气化联合循环发电系统的发展现状生物质气化及发电技术在发达国家已受到广泛重视。生物质整体气化联合循 环发电技术（BIGCC）作为先进的生物质气化发电技术，通过采用两级燃烧方式, 利用 2 种工质将勃雷登循环和朗肯循环叠加在一起,具有较高的发电效率和较大 的发电规模，从1990年开始得到了广泛的研究。我国目前应用的生物质气化发电系统主要是中国科学院广州能源研究所开 发的流化床气化炉和内燃机结合的气化发电系统。该系统采用内燃机系统，降低 了对燃气杂质的要求（焦油和杂质含量L00mg每立方即可和系统成本。该系 统适合发展分散独立的生物质能源利用系统。随着我国能源供需形势的发展，人 们对生物质发电规模及系统效率提出了更高的要求，发展生物质整体气化联合循 环发电系统（BIGCC），尤其是增压流化床气化联合发电系统的必要性越来越明显。 生物质整体气化联合循环发电系统介绍生物质整体气化联合循环发电系统主要包括生物质原料处理系统，加料系统 流化床气化炉，燃气净化系统，燃气轮机，蒸汽轮机，余热锅炉等部分。原料的预处理包括干燥和粉碎 2 个过程。进料系统通常使用密闭的螺旋进料器， 增压流化床气化炉的进料系统还包括带有密闭阀的上下料斗。气化炉是BIGCC系统的关键部分，目前应用的主要是循环流化床气化炉。循 环流化床气化炉原料适应性强，炉内运行温度通常为850-1050 产气成分稳定。 根据炉内运行压力，气化炉可分为常压气化炉和增压气化炉。常压气化炉技术成 熟,运行稳定性和操作性良好，目前商业运行的BIGCC电厂大都采用常压气化炉。 增压流化床气化炉的进料，进气装置和出灰装置较复杂，但炉内气化反应在加压 条件下进行，强化了燃烧和传热反应，有效地提高了系统效率，同时可以减小设 备体积，便于制造安装，是今后发展的主要方向。燃气净化系统包括常温湿法净化和高温干法净化系统2大类。常温湿法净系 统的一般流程：燃气经过旋风分离器和布袋除尘后，在水洗塔内彻底清除焦油和 其它污染物。高温干法净化系统的一般流程：经过两级旋风分离器除尘后#在高 温管式过滤器中除去细尘和焦油（不包括苯和轻焦油）。高温干法净化可以有效 利用燃气显热，减少水分含量，有利于提高燃气轮机的效率和燃烧的稳定性。余 热锅炉利用燃气轮机排气换热加热给水，通常与烟气冷却器联合产生蒸汽。由于 受排烟温度限制，蒸汽参数通常为“生物质整体气化联合循环发电示范项目介绍2002年6月意大利TFE BIGCC示范电厂在Case ina建成。该电厂生物质消耗量为 8.230kg/h，发电容量为16MW,发电效率为31.7%（除自用电外）。电厂投资为4100 万欧元，建设成本为2300欧元/kw.系统流程图如图。电厂采用Lurgi制造的常压CFB气化炉和常温湿法烟气净化系统！原料（短期轮 作物和木屑）在微负压环境下利用余热锅炉乏气进行干燥，空气经压缩和预热后 由气化炉底部布风板进入。产气通过空气预热器和烟气冷却器进行冷却，再通过 二次旋风分离和布袋除尘，然后在水洗塔内彻底清除焦油和其它污染物（NH3, HCN，HCL等）。除尘器捕集的飞灰与灰渣一起排放，水洗塔排水经处理后排放， 净化燃气经过冷却压缩后，其组分和热值如表所示。 燃气与经过压缩比为15.4 的多级空压机压缩的空气在燃烧室内混合燃烧。燃气轮机采用N uovo Pignone的 PGT10机组，发电容量为11MW，燃气轮机排气经余热锅炉回收热量，连同烟 气冷却器一起产生蒸汽（5.5Mpa, 470摄氏度），蒸汽进入汽轮机发电（5MW）。空调制冷专题空调（制冷）系统的基本组成，工作原理及发展现状空调机根据冷凝形式可分为：水冷式和空冷式两种，根据使用目的可分为单 冷式和制冷制暖式两种，不论是哪一种型式的构成，都是由以下的主要部件组合 而成的。制冷系统主要部件有压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀（或毛细管、过冷却 控制阀）、四通阀、复式阀、单向阀、电磁阀、压力开关、熔塞、输出压力调节 阀、压力控制器、贮液罐、热交换器、集热器、过滤器、干燥器、自动开闭器、 截止阀、注液塞以及其它部件组成。空调制冷系统由制冷剂和四大机件，即压缩 机，冷凝器，膨胀阀，蒸发器及管路组成。压缩机:压缩机是制冷循环的动力，它由电动机拖动而不停地旋转，它除了及时 抽出蒸发器内蒸气，维持低温低压外，还通过压缩作用提高制冷剂蒸气的压力和 温度，创造将制冷剂蒸气的热量向外界环境介质转移的条件。即将低温低压制冷 剂蒸气压缩至高温高压状态，以便能用常温的空气或水作冷却介质来冷凝制冷剂 蒸气。冷凝器:冷凝器是一个热交换设备，作用是利用环境冷却介质（空气或水），将来自 冷压缩机的咼温咼压制冷蒸气的热量带走，使咼温咼压制冷剂蒸气冷却、冷凝成 高压常温的制冷剂液体。值得一提的是，冷凝吕布人制冷剂蒸气变为制冷剂液体 的过程中，压力是不变的，仍为高压。节流元件（即膨胀阀）:高压常温的制冷剂液体不侧耳直接送入低温垢蒸发器、根据 饱和压力与饱和温度对应原理，降低制冷剂液体的压力，从而降低制冷剂液 体的温度。将高压常温的制冷剂液体通过降压装置节流元件，得到低温低压 制冷剂，再送入蒸发器内吸热蒸发。在日常生活中的冰箱、空调常用毛细管作为 节流元件。蒸发器:蒸发器也是一个热交换设备。节流后的低温低压制冷剂液体在其内蒸发 （沸腾）变为蒸气，吸收被冷却物质的热量，使物质温度下降，达到冷冻、冷藏食 品的目的。在空调器中，冷却周围的空气，达到对空气降温、除湿的作用。蒸发 器内制冷剂的蒸发温度越低，被冷却物的温度也越低。在冰箱中一般制冷剂的蒸 发温度调整在-26C-20C，在空调器中调整在5C8C。制冷剂管路用于连接空调制冷系统部件,形成一个封闭系统。工作原理:单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀 四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在 系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换I一圧第亂2iftA3 -片礴器4图1.制冷系统的基本原理6-Mftflifi T热力味树S-Sfff 4风孰IU鼎何汗沟控盘昂液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽、 被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质（水 或空气）放热，冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入 蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。这样，制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、 冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。在制冷系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的 四大件，系统工作时、蒸发器内的制冷剂吸收室内空气的热量而蒸发成为压力和 温度均较低的蒸气，被压缩机吸入并压缩后，制冷剂的压力和温度均升高，然后 排入冷凝器。制冷剂蒸气在冷凝器内通过放热给室外空气而冷凝成为压力较高的 液体。制冷剂液体通过毛细管的节流，压力和温度均降低，再进入蒸发器蒸发， 如此周而复始地循环工作，从而达到降低室内温度的目的。以氟利昂为制冷剂的制冷系统工作原理：压缩机将气态的氟利昂压缩为高温高压的液态氟利昂，然后送到冷凝器（室外机） 散热后成为常温高压的液态氟利昂，所以室外机吹出来的是热风。然后到毛细管， 进入蒸发器（室内机），由于氟利昂从毛细管到达蒸发器后空间突然增大，压力 减小，液态的氟利昂就会气华，变成气态低温的氟利昂，从而吸收大量的热量， 蒸发器就会变冷，室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过，所以室内机吹出 来的就是冷风；空气中的水蒸汽遇到冷的蒸发器后就会变成水滴，顺着水管流出 去，这就是空调会出水的原因。然后气态的氟利昂回到压缩机继续压缩，继续循 环。制热的时候有一个叫四通阀的部件，将冷凝器和蒸发器的管道调换了过来， 所以制热的时候室外吹的是冷风，室内机吹的是热风；与制冷相反。其实就是用 的初中物理里学到的液华（由气体变为液态）时要排出热量和气华（由液体变为 气体）时要吸收热量的原理。发展现状：近年来，作为制冷系统核心部件的压缩机，除了自身性能的不断完善 外，其研究与开发一直是围绕环保和节能两大主题展开的，主要有如下几个方面 的技术发展。一、适应制冷剂的变化；二、变频技术和数码漩涡；三、经济器补气和单机多级压缩；四、扩大容量范围和应用领域；五、特殊和专门用途的压缩机。太阳能制冷是太阳能利用的一个重要方面，人们在这一领域已经进行了大量 研究。目前，实现太阳能制冷主要有两种形式：一种是先实现光电转换，再利用 太阳能电池驱动冰箱的压缩式制冷系统；另一种是太阳能光热转换制冷，主要包 括太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷和太阳能喷射式制冷。由于以上两种制 冷系统庞大，运行复杂，质量大，并且制冷剂存在易结晶.腐蚀性强、蒸发温度 只能在0匕以上等缺点，同时其工作压力高，具有一定危险性，在汽车上难于推 广。太阳能驱动的半导体制冷系统，具有结构紧凑、质量轻、安全性能好、无环 境污染等特点。另外，利用帕尔贴效应的半导体制冷系统与一般的机械制冷相比， 它不需要泵、压缩机等运动部件，因此不存在磨损和噪声。它不需要制冷剂，因 此不会产生环境污染，也省去了复杂的传输管路。它只需切换电流方向就可以使 系统由制冷状态变为制热状态。这些无可比拟的优点，使得人们对太阳能半导体 制冷技术应用在汽车上成为可能。汽车太阳能半导体制冷空调的工作原理半导体制冷是利用热电制冷效应的一种制冷方式，因此又称为热电制冷或温 差电制冷。半导体制冷器的基本元件是热电偶对，即把一个p型半导体元件一只 n 型半导体元件连成的热电偶，如图1 所示。 当直流电源接通，上面接头的电流 方向是n-p，温度降低，并且吸热，形成冷端；下面接头的电流方向是D-n，温 度上升，并且放热，形成热端。 把若干对热电偶 连接起来就构成了常用的热电堆，借助各种传热器件，使热电堆的热端不断散热， 并保持一定的温度，把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热，产生低温，这就是 半导体制冷的工作原理。太阳能半导体制冷系统就是利用半导体的热电制冷效应 由太阳能电池直接供给所需的直流电，达到制冷制热的效果。备和半导体制冷装置4 部分组成。太阳能光电转换器输出直流电，一部分直接供 给半导体制冷装置，另一部分进入储能设备储存，以供阴天或晚上使用，以便系 统可以全天候正常运行。汽车太阳能半导体制冷系统最大的不足是制冷效率较低 同时成本也较高。这严重影响了太阳能制冷系统的推广和应用。提高和改善太阳 能制冷系统的性能，主要解决以下几个关键问题。1改善半导体制冷材料的性能系统的能量2优化系统运行的有效控制和优化匹配太阳能的利用已经过了几十年的发展 , 汽车太阳能制冷空调技术也开始迈 入实用化阶段。现代科技的进步和经济的发展对能源与环境提出更高的要求, 在 世界能源日益紧张的今天, 太阳能空调在汽车上的应用，能够有效降低全球环境 污染，创造洁净的生活环境。相信在社会的大力支持下, 汽车太阳能空调技术一 定有广阔的应用前景。2000年以来，该行业在迅速发展，从2000年到2008年一直保持稳定增长 的状态，到2008年5月为止已有800余家规模以上企业，是2000年的4.2倍。 我国制冷空调设备制造业经过20世纪后50年的发展，特别是改革开放后的快速 发展，工商用制冷空调设备的产量在世界上名列前茅，上图也描述了近几年来该 行业工业总产值的总体变动情况，特别是从 2002 年以来一直呈直线上升趋势， 使中国成为制冷空调设备生产大国，产品除满足国内市场需求之外，还批量出口 世界各地.21 世纪开始的几年，我国的制冷空调设备生产大国的地位已巩固，现 在正在创造条件向制造强国过渡。工商用制冷空调设备的工业总产值约1200亿 元，占世界制冷空调设备制造业总产值的 15%左右，这也说明了我国制冷空调制 造业的制造大国的地位。进入21 世纪以来，我国制冷空调工业企业中，国有及国有控股企业和民营 企业纷纷加大技术投入力度，营造民族品牌，提升产品科技含量，以优质产品参 与国内外市场的竞争。最为重要的是加大技术投入，调整产品结构，以经济和改 革的办法，创造一个适合于民营企业发展之路。现在行业主导企业连续5年在改 造老企业。建立新的生产线、开发新产品、改进工艺流程、建设新型生产基地等 方面都做了大量的工作，并取得了显著成果，如结束了老式能耗大的产品生产。 选用符合环保要求的制冷工质、开发可利用多种能源的制冷空调设备、提高制冷 空调设备的能效比等都收到了很好的成绩，诞生了一大批新产品，并形成了新的 经济增长点。应市场和环境的要求，开发新产品成为趋势，近几年来新产品产值 在不断上升，特别是2006年超速增长，在2008年后，对环境等要求越加严格, 因此新产品仍将保持快速增长的状态节能、环保与扩大制冷空调服务范围是全行业今后在生产经营和技术创新活 动中必须充分关注的方面，而在技术创新活动中则应以开发有自主产权产品为主 导，提升产品竞争力，逐步提高产品技术质量水平，以早日实现制冷空调设备制 造强国的战略目标。现在随着人们对环境保护，节能，提高生活质量等问题越来 越关注，空调制冷系统面临着严重的挑战，对其环保要求也达到了一个新的高度， 因此无CFC,节能并且使用低品位能源洁净能源可再生能源的环保型空调系统比 将得到积极发展。