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摘要：本文以提高烟气余热的利用效率和热能利用品位为出发点，在传统的余热利用锅炉后增添了温差发电结构和重力势能发电结构，构成了新的余热发电体系。经过测试，该体系与原来的发电系统相比，余热利用效率提升了约6.6%，热能利用品位得到了提升。
关键字：烟气余热发电余热利用效率热能利用品位
引言
我国已经成为世界上煤炭、钢铁、铁矿
石、氧化铝、铜、水泥消耗最大的国家，是世界上能源消耗的第二大国。为了实现我国国民经济又好又快发展，实施可持续发展战略，我们必须对我国的能源形势有一个清醒的认识，主动调整产业结构，改变经济增长方式，全面开展节能降耗工作[1]。烟气作为一种含热量很高的资源，应该的到合理的利用。
1.烟气余热发电的系统设计
在传统的烟气余热发电系统的基础上，
以提高烟气余热利用效率和烟气余热的热能利用品位为出发点，本文设计了如图1.1所示的新的发电系统结构，并制作了如图1.2所示的余热发电模型。
2.余热系统的性能测试
为了更好的了解本文设计的余热发电模型的性能，本文从该模型的制冷量、温差发电片两侧的温度变化范围、温差发电片的输出电流、电压、功率变化曲线和水轮机的输出功率等几方面进行了测试。
2.1模型制冷量的测试
在图1.1中，第3部分负责将水蒸气冷凝成水，并利用水蒸气在冷凝时放出的热量进行温差发电。图中的房屋式设计有利于水蒸气的冷凝，底部的倾斜设计有利于冷凝水的快速排出。通过实验测试，本模型的最大冷凝量为1.67ml/min，正常工作冷凝量为0.33ml/min。在这里，最大冷凝量为模型可以接受的冷凝峰值，如果超过这个峰值，那么会有额外的蒸汽被储存在第3部分和第4部分。这样，模型可以在一定程度内抵御因为水蒸气产量的不稳定带来的冲击，保证了系统的安全性。对于正常工作的系统，这样的行为也可以提升水轮机的输出功率。当大量多余蒸汽存在时，第4部分中的压强将会上升，在水箱和水轮机的承受范围内，随时可以打开水箱的阀门，此时，水的冲击力将会提升，水轮机的发电功率也会增大。正常功率冷凝量是系统正常工作时的冷凝量，此时的水蒸气可以完全被冷凝。
2.2温差发电片两侧的温度测试
在系统维持最大冷凝量的条件下，我们可以测出第3部分中温差发电片两侧的温度随时间的变化。
从图2.2.1中可以看出，当环境温度为28℃时，温差发电片外侧的最高温度为65℃，内侧温度最高为98℃。两侧的最大温差为54℃，稳定后的温差为33℃。在本实验中，为了能够增大发电片两侧的温差，我们在发电片的外表面增加了散热装置，如果不加此装置，稳定后的温差下降为26℃，如图2.2.2所示。
按照发电片的参数来计算，安装散热片使得其功率提升了157.2mW，相比原来提升了
48.07%。
2.3温差发电片的输出数据
如图2.3所示，图中记录了单片温差发电片在不同的温差环境下的各项输出数据，按照图示数据，我们可以得到在系统稳定工作时，单个温差发电片的输出电流是322.73mA，输出的电压是1.52V，输出功率是0.5W。
2.4温差发电部分的发电效率
在温差发电结构中含有2个温差发电片，那么：
η=Q_1/Q_2 =（210*0.5*2*5）/（2258.7*5）=9.3%
η：温差发电部分的发电效率。
Q1：温差发电片的发电量。
Q1：水蒸气放出的热量。
这个效率基本达到了常见温差发电系统的效率[2]，说明系统在设计上是符合实际的。
2.5水轮机部分的输出性能测试
水轮机部分的发电过程简单，发电效率较高，在本模型中，安装了一个功率较小的水轮机，其运行参数如下：
①、运行水压：0.08～0.45 MP
②、最大运行水压：0.55 MP
③、最大承压：1.6MP
④、流量损耗：3.6%（0.25 MP时）
⑤、输出电压：9.8～18.5VDC/空载，8.8～15VDC/0.1 K负载
⑥、输出电流：128～260 MA/0.1 K负载
水轮机所发出的电能占到所有可回收能量的2%左右，虽然并不是一个较高的数值，但是，在总能量很大的情况下，考虑到水轮机成本低，运行费用低，所回收能量的价值还是比较可观的。此外，在蒸汽轮机的效率已经很难提升的现在，我们有必要去考虑更加方便，经济的解决办法。
2.6总体发电效率估算。
按照目前蒸汽轮机的一般发电效率（40%）估算，总的发电效率可以在原来基础上提升：
η总=60%*9.3%+60%*88.8%*2%=6.6%
3.结语
本文设计的烟气余热发电系统在测试的过程中，完成了对热能的高品位利用，成功将总体的发电效率提升了6.6%。这个效率值与理论值比较显得比较低，但是，这个只是模型的测试数值，如果加以工程化，效率应该会有所提升。虽然本文在测试时，对模型的重要部分做了保温措施，保温后，外表面温度为30℃。但是，依然无法避免较多热量的损失。此外，在测试正常冷凝量时，由于温度控制比较复杂，冷凝量较小，必然存在着较大的误差。
对于本模型所发出的电能，分为直流电和交流电两种，如果选择储存电能，那么需要在交流部分进行整流，最终储存到蓄电池中去。
参考文献
[1]烟气热能梯级利用化学工业出版社车得福，刘艳华编著出版时间： 2006-03-01
[2]《温差发电器的研究进展》王婵，周泽广，区煜广，高峻岭，朱冬生。电测与仪表 2010 4期 40-43
关键字：烟气余热发电余热利用效率热能利用品位
引言
我国已经成为世界上煤炭、钢铁、铁矿
石、氧化铝、铜、水泥消耗最大的国家，是世界上能源消耗的第二大国。为了实现我国国民经济又好又快发展，实施可持续发展战略，我们必须对我国的能源形势有一个清醒的认识，主动调整产业结构，改变经济增长方式，全面开展节能降耗工作[1]。烟气作为一种含热量很高的资源，应该的到合理的利用。
1.烟气余热发电的系统设计
在传统的烟气余热发电系统的基础上，
以提高烟气余热利用效率和烟气余热的热能利用品位为出发点，本文设计了如图1.1所示的新的发电系统结构，并制作了如图1.2所示的余热发电模型。
2.余热系统的性能测试
为了更好的了解本文设计的余热发电模型的性能，本文从该模型的制冷量、温差发电片两侧的温度变化范围、温差发电片的输出电流、电压、功率变化曲线和水轮机的输出功率等几方面进行了测试。
2.1模型制冷量的测试
在图1.1中，第3部分负责将水蒸气冷凝成水，并利用水蒸气在冷凝时放出的热量进行温差发电。图中的房屋式设计有利于水蒸气的冷凝，底部的倾斜设计有利于冷凝水的快速排出。通过实验测试，本模型的最大冷凝量为1.67ml/min，正常工作冷凝量为0.33ml/min。在这里，最大冷凝量为模型可以接受的冷凝峰值，如果超过这个峰值，那么会有额外的蒸汽被储存在第3部分和第4部分。这样，模型可以在一定程度内抵御因为水蒸气产量的不稳定带来的冲击，保证了系统的安全性。对于正常工作的系统，这样的行为也可以提升水轮机的输出功率。当大量多余蒸汽存在时，第4部分中的压强将会上升，在水箱和水轮机的承受范围内，随时可以打开水箱的阀门，此时，水的冲击力将会提升，水轮机的发电功率也会增大。正常功率冷凝量是系统正常工作时的冷凝量，此时的水蒸气可以完全被冷凝。
2.2温差发电片两侧的温度测试
在系统维持最大冷凝量的条件下，我们可以测出第3部分中温差发电片两侧的温度随时间的变化。
从图2.2.1中可以看出，当环境温度为28℃时，温差发电片外侧的最高温度为65℃，内侧温度最高为98℃。两侧的最大温差为54℃，稳定后的温差为33℃。在本实验中，为了能够增大发电片两侧的温差，我们在发电片的外表面增加了散热装置，如果不加此装置，稳定后的温差下降为26℃，如图2.2.2所示。
按照发电片的参数来计算，安装散热片使得其功率提升了157.2mW，相比原来提升了
48.07%。
2.3温差发电片的输出数据
如图2.3所示，图中记录了单片温差发电片在不同的温差环境下的各项输出数据，按照图示数据，我们可以得到在系统稳定工作时，单个温差发电片的输出电流是322.73mA，输出的电压是1.52V，输出功率是0.5W。
2.4温差发电部分的发电效率
在温差发电结构中含有2个温差发电片，那么：
η=Q_1/Q_2 =（210*0.5*2*5）/（2258.7*5）=9.3%
η：温差发电部分的发电效率。
Q1：温差发电片的发电量。
Q1：水蒸气放出的热量。
这个效率基本达到了常见温差发电系统的效率[2]，说明系统在设计上是符合实际的。
2.5水轮机部分的输出性能测试
水轮机部分的发电过程简单，发电效率较高，在本模型中，安装了一个功率较小的水轮机，其运行参数如下：
①、运行水压：0.08～0.45 MP
②、最大运行水压：0.55 MP
③、最大承压：1.6MP
④、流量损耗：3.6%（0.25 MP时）
⑤、输出电压：9.8～18.5VDC/空载，8.8～15VDC/0.1 K负载
⑥、输出电流：128～260 MA/0.1 K负载
水轮机所发出的电能占到所有可回收能量的2%左右，虽然并不是一个较高的数值，但是，在总能量很大的情况下，考虑到水轮机成本低，运行费用低，所回收能量的价值还是比较可观的。此外，在蒸汽轮机的效率已经很难提升的现在，我们有必要去考虑更加方便，经济的解决办法。
2.6总体发电效率估算。
按照目前蒸汽轮机的一般发电效率（40%）估算，总的发电效率可以在原来基础上提升：
η总=60%*9.3%+60%*88.8%*2%=6.6%
3.结语
本文设计的烟气余热发电系统在测试的过程中，完成了对热能的高品位利用，成功将总体的发电效率提升了6.6%。这个效率值与理论值比较显得比较低，但是，这个只是模型的测试数值，如果加以工程化，效率应该会有所提升。虽然本文在测试时，对模型的重要部分做了保温措施，保温后，外表面温度为30℃。但是，依然无法避免较多热量的损失。此外，在测试正常冷凝量时，由于温度控制比较复杂，冷凝量较小，必然存在着较大的误差。
对于本模型所发出的电能，分为直流电和交流电两种，如果选择储存电能，那么需要在交流部分进行整流，最终储存到蓄电池中去。
参考文献
[1]烟气热能梯级利用化学工业出版社车得福，刘艳华编著出版时间： 2006-03-01
[2]《温差发电器的研究进展》王婵，周泽广，区煜广，高峻岭，朱冬生。电测与仪表 2010 4期 40-43