余热回收发电系统英文文献翻译终极版.docx

英文文献翻译： 余热回收发电系统的热力学第二定律分析 摘要： 本文基于热力学第二定律对各种不同的运行条件下余热回收利用于发电系 统进行了科学研究。对不同的运行条件下，余锅炉的温度、输出功、第二定律 下的效率以及熵增进行了模拟。分析结果中考虑了具有不同排烟成分和排烟温 度的烟气比热。对于节点温差对余热锅炉性能、熵增率和第二定律效率的影响 也进行了研究。随着节点温差的增大，余热锅炉和动力回收装置的热力学第二 定律的效率有所下降。发电系统的第一第二定律效率随着排烟成分和氧气含量 的不同而不同。将排烟近似为空气处理，从第一和第二定律的观点来看，空气 的标准分析会导致发电系统性能估计过高或者过低。采用实际的气体组成成分 和比热可以准确的预测第二定律下的性能。本文的结果为基于热力学第一第二 定律下，气体成分、比热和节点温差对余热锅炉的性能影响提供了更多的信息。 关键词： 余热锅炉；余热回收利用；第二定律效率；节点温差；气体成分；性能 1. 简介 近年来，随着能源价格的上涨和全球的能源告急，发展先进的能源系统以 提高效率和降低排放成为一个迫切的需要。能源在一个国家的发展和繁荣过程 中扮演着十分重要的角色。这些年，余热回收利用，可更新的能源，热电联产 和联合循环发电系统得到了人们越来越多的注意。一些工业过程回收余热来发 电或者通过余热锅炉来利用余热具有很大的可行性。同时，余热锅炉也应用于 电站燃气轮机和蒸汽轮机装置来回收燃气轮机排气的余热来产生蒸汽。从经济 的角度来说，余热锅炉的性能在这些先进的能源系统的运行中是十分重要的， 因为蒸汽发生装置的每一个附加的部件都代表着额外的发电量或者实际可以应 用的余热。 有已出版的文献资料基于热力学第一定律对节点温差对余热回收用于发电 或者热电联产系统的影响做了分析。热力学第一定律的分析没有解释系统中能 量的不可逆和能量品质降低的原因。第二定律的分析通过分析能量的品质为测 量和优化一个热力系统性能提供了有效的手段。相比传统的能量分析方法，热 力学第二定律分析热力系统的方法在工业和学术领域已被广泛接受，它已发展 成为一套测量评估系统性能的标准。第一定律分析揭示了能量是如何被有效地 转化的，而火用分析却体现了能量的质量。不像能量，火用受一些不可逆（熵增） 的因素影响，例如摩擦，热损失或者化学上的不可逆。由于这个原因，热力学 第二定律分析方法提供了一个真实的评估余热锅炉和余热发电系统性能的手段。 Valdes 等人考虑了能源成本和年资金流转后，提出了一个在联合循环装置 中用于选择设计余热锅炉系统的热经济模型。Ong’iro 等人做了一个商业的联合 循环装置中余热锅炉的数值模拟，说明了在满负荷和部分负荷运行条件下设计 和操作的限制，而 Valdes 和 Rapun 用影响系数来优化余热锅炉的设计。 Karthikeyan 等人研究了补燃对热电联产装置中余热锅炉性能的影响。Cenusa 等人基于余热锅炉性能和换热面积成本对余热锅炉进行了分析。Nag 和 De 对余 热锅炉产生饱和蒸汽做了热力学第二定律分析，而 Reddy 等人则对余热锅炉产 生的过热蒸汽做了热力学第二定律的分析。Karthikeyan 等人做了一些关于热 电联产系统中余热回收利用的蒸汽发生和输出量的初步工作。 已出版的文献资料中，关于余热锅炉和废热回收发电系统中，废气成分以 及不同成分和进口温度的废气比热，节点温差和其他运行参数对熵增率和第二 定律的效率的影响的研究不是很多。本文通过热力学第二定律研究了不同的运 行条件如废气成分，比热，节点温差和废气进口温度下余热锅炉和废热回收发 电系统的性能。研究结果将提供不同运行条件的原始信息并对余热锅炉和废热 回收发电系统的设计起到积极的指导意义。 术语符号 Cp 比热(kJ/kg.K) η 第一定律效率 能量转化率(kW) η  t 透平等熵效率 h 比焓(kJ/kg) η  p 泵等熵效率 h1 HRSG 热量损失参数 余热锅炉 质量流率(kg/s) 第二定律效率 下标 s P PP R s T 电系统 摩尔质量(kg/mol) econ 熵增量 evap 压力(bar) f 节点温差(K) g 热量转化率(kW) o 气体常数(kJ/kmol.K) p 熵增率(kW/kg.K) s 比熵(kJ/kg.K) sat 温度(K) super 输出功率(MW) system 省煤器 蒸发器 流体 燃气 环境 泵 蒸汽 饱和 过热器 余热发 符号 ΔP/P 蒸汽或水质量 t 燃气质量分数 w 压力损失(%) 火用转化率(MW) 透平 水 2. 问题的明确表述 本文研究的余热锅炉系统包括了省煤器，蒸发器和过热器。余热锅炉中 产生的蒸汽进入蒸汽轮机膨胀做功用于发电。图 1 表示了余热回