1、1锅炉排烟余热高能级深度利用探讨【摘要】提高火电厂的热经济性不仅是降低发电成本的需要，而且减少一次能源的消耗，有利于对资源和环境的保护，实现可持续性发展。本文提出的锅炉排烟余热深度利用利用方案，可降低排烟温度约 30，进一步提高能源利用率，降低发电煤耗。 【关键词】排烟温度、烟气余热、深度利用、机组效率 中图分类号：TK223 文献标识码： A 文章编号： 火电厂的经济效益和社会效益具有极重要的意义，提高火电厂的热经济性（即减少能耗） ，不仅是降低发电本身成本的需要，而且减少一次能源的消耗，有利于对资源和环境的保护，实现可持续性发展本文探讨深度高效利用锅炉排烟余热利用，进一步降低锅炉排烟温度的
2、方法与途径。 概述 电站锅炉是发电厂能耗最大的设备，也是发电厂系列耗能工艺的源头。排烟损失是锅炉热损失中最大的一项，约占锅炉热损失的70%80%。计算表明，火电机组锅炉排烟温度每上升 1520，锅炉效率就下降 1%，标准煤耗上升 34g/kWh。 国内主要常用烟气余热加热凝结水的低压省煤器技术，但是，所节省回热抽汽的作功效率会受到排烟温度的制约，在排烟温度较低时，回热抽汽的作功效率和节能量也会变低。 2锅炉排烟余热高能级深度利用方案 排烟余热高能级深度利用系统为解决上述问题开辟了新的思路，其核心思想为：通过排烟余热利用设备系统的合理组合，从系统的角度把回收利用的低能级烟气通过热量转移置换等手段
3、，提高用于加热回热系统的余热能级，以获得更大的经济效益。其基本原理如图 1 所示。 图 1 锅炉排烟余热高能级深度利用系统原理图 锅炉排烟余热高能级深度利用系统有如下几部分组成： （1）在空预器后设置前置式空预器装置，通过传统的低温段低压省煤器回收锅炉排烟余热，加热进入空预器的冷空气； （2）空预器前主烟道上设置空预器的旁通烟道，在旁路上设置二级烟气换热器，分别为旁路一级高温加热器、旁路二级低温加热器。一级高温加热器加热给水，二级低温加热器加热凝结水。 （3）维持空预器后烟气主路和旁路烟温都降至锅炉安全下限排烟温度。 前置空预器装置利用锅炉烟气余热加热冷空气，使空预器进口空气温度升高，会减小空
4、预器的传热温差，使空预器换热量减小，热风温度升高，排烟温度升高，所以只存在前置空预器装置，利用的锅炉烟气余热绝大部分是没用的，从空预器烟气侧又排出来了。通过设置烟气旁路，减少通过空预器的烟气量，可将过高的热风温度降下来，空预器出口烟温降至原排烟温度，将旁路烟气热量利用于凝结水和给水，烟温也降至原排烟温度。由于旁路流出的这部分烟气远比传统意义的排烟温度高，3所以其加热的凝结水与给水的出口温度就会得到大幅度提高，可以越过高加直接进入省煤器。这就是将低能级热量通过能级提升，使得烟气余热在高能级下得到了深度利用。 其水侧热力系统见图 2，旁路低压省煤器分为旁路一级高温加热器与旁路二级低温加热器，旁路二
5、级低温加热器加热凝结水，取水自#6 低加进口，回到#5 低加出口的凝结水主管路；旁路一级高温加热器加热给水，取水自给水泵出口，回到#1 高加出口的给水主管路。 图 2 排烟余热高能级深度利用系统的水侧热力系统 这种热力系统，烟气加热器的给水跨过若干级加热器，利用级间压降克服烟气加热器本体及连接管道的流阻，不必增设水泵，提高了运行经济性、可靠性，同时也自然地实现了排烟余热的梯级利用。 某 350MW 工程设计参数与设计结果 表 1 排烟余热高能级深度利用系统设计参数与结果 （1）低温段烟气冷却器的烟侧阻力、水侧阻力和几何尺寸 表 2 低温段烟气冷却器的烟侧阻力、水侧阻力和几何尺寸 4（2）各段烟
6、气冷却器的重量、工作重量 表 3 各段烟气冷却器的重量、工作重量 低温低压省煤器本体重量/t 180 低温低压省煤器工作重量/t 195 前置式空预器本体重量/t 130 前置式空预器工作重量/t 133 旁路一级高温加热器本体重量/t 90 旁路一级高温加热器工作重量/t 95 旁路二级低温加热器本体重量/t 60 旁路二级低温加热器工作重量/t 67 旁路烟道重量/t 30 （3）高温段低省的材质、出水温度说明 旁路一级高温加热器额定进口烟温 379，通水运行时最高管壁温度低于 300，解列时可关闭烟气旁路进口调节挡板防护，因此其受热面材质可选 20#钢；水侧压力高，水管路需选用与压力等级
7、匹配的材质，型号为 WB36 。 将旁路一级高温加热器出口水温与锅炉主给水温度设置连锁，通过水流量调节保证其出口水温始终与锅炉主给水温度保持一致，避免了对过热蒸汽与再热蒸汽参数造成影响。 高温段的材质与锅炉省煤器一致，无需特殊考虑。中温段低省也不5用特殊的考虑。低温段低省用 ND 钢。 经济性分析 （1）原理简述 低压省煤器靠排挤抽汽而收获的电功与换热量之比称为各低加的抽汽效率。按照等效焓降原理，分别求出旁路一级、二级加热器排挤抽汽的平均抽汽效率，由于热风热量进入锅炉完全转化为循环吸热量，即可按下式计算出汽轮机多发的功率，从而计算出煤耗的节省量。 式中 、旁路一级、二级加热器的换热量； 、 旁
8、路一级、二级加热器的平均抽汽效率。 （2）旁路一级、二级加热器器抽汽效率计算 各级加热器的抽汽效率根据汽轮机的热力系统结构与参数进行计算。计算原理为等效焓降法，详见表 3。表中各计算公式为： 加热器焓升 tao=出口水焓 h2进口水焓 h1 抽汽放热 q=抽汽焓 hq疏水焓 hd（对于混合式加热器疏水焓用进口水焓 h1 代替） 加热器疏水放热 gam=上级疏水焓 hs1本级疏水焓 hs（对于混合式加热器本级疏水焓用进口水焓 h1 代替） 抽汽效率 yit: #7 低加：yit1=(h1-hc)/q1=hh1/q1 #6 低加：yit2=h2-hc-hh1*gam1/q1/q2=hh2/q2 #
9、5 低加：yit3=h3-hc-hh2*gam2/q2-hh1*gam1 /q1/q3=hh3/q3 6除氧器： Yit4=h4-hh3*tao3/q3-hh2*tao2/q2-hh1*tao1/q1/q4 表各低压加热器抽汽效率计算（参数来源：汽轮机热系统图） 表各高压加热器抽汽效率计算（参数来源：汽轮机热系统图） （3） 经济性计算 实际热耗率：q=7834kj/kwh 机组等效焓降：H=1188.9 kj/kg 进汽量：D0=300.6kg/s 系统总等效焓降增量： H=(10619*0.2173+5129*0.3572)/300.6=16.33 kj/kg 循环热效率增加:dyit=16.33/(11188.9+16.33)=1.35% 热耗率降低: q=1.35%*7834=107.6kj/kwh 标准煤耗降低: bs=107.6/0.9387/0.985/29.3=3.975g/kwh 式中，0.9387锅炉热效率， 0.985管道效率， 29.3标准煤热值的 1000 倍。 结论 7二台 350MW 机组在采用排烟余热高能级深度利用系统后，锅炉排烟温度可降低至 88，降低幅度为 30；机组热耗率降低 107.6 kJ/kWh，标准煤耗降低 3.98g/kWh。由此可见，该系统可进一步提高能源利用率，降低发电煤耗，是锅炉实现深度降低排烟温度的最佳方案。
