电站锅炉低温烟气余热深度利用的热力学分析 徐钢.doc

中国工程热物理学会 工程热力学学术会议论文 编号：111118 电站锅炉低温烟气余热深度利用的热力学分析 102206 Tel：(010 Email： xg2008@；yyp@ 摘要：电站锅炉低温烟气余热深度利用具有巨大的节能潜力。本文对其进行了深入的热力学分析。系统介绍了节能潜力分析的“等效焓降法”与“汽水系统热平衡法”，两者在热力学本质上是一致的，但前者更适合给定工况的分析计算，简单方便；后者虽较繁琐，但适用范围更广。结合某1000MW案例电厂，本文深入分析了系统集成的限制因素并分析计算了不同集成方式的节能效果，结果表明尽量加热7#低加节能更显著。本文进一步分析了换热面积、低温腐蚀对余热利用的影响和余热利用对脱硫系统节水的贡献。 关键词：电站节能；低温余热利用；热力学分析；等效焓降法 引言 锅炉是能量传递与转化系统中最基本的设备，电站锅炉。目前电站锅炉排烟温度普遍在120-140℃，锅炉效率90-9%[2]，供电效率35-43.6%，供电煤耗350-282g/kWh按照国家质量技术监督局发布的《烟气余热资源量计算方法与利用导则》计算，低温烟气余热资源量达0.7亿吨标煤。各种热损失中，排烟热损失占锅炉热损失的一半以上，如果能有效降低电站锅炉的排烟温度，锅炉效率将提高2-4个百分点，供电煤耗将下降2-5g/kWh，年节约标煤约1000-2000万吨，年可减排CO2约2700-5500吨。 2011CB710706，2009CB219801)资助 近年来，锅炉余热利用受到广泛重视，但相比较而言，目前锅炉的中高温余热利用技术已逐渐趋于成熟，但低温烟气余热利用。西安交通大学[]、山东大学[]、济南达能动力技术有限责任公司[]等单位开展了低压省煤器。2009年，上海外高桥电厂[]创造了供电煤耗世界最低记录，其中“广义热系统”，即在脱硫塔前加装烟气冷却器，使机组供电煤耗下降2.71g/kWh。黄新元[]等某200MW机组而全面分析余热深度利用的理论研究较少。 本文以电站锅炉烟气余热深度利用方案中最直接、易行的加热汽水系统中凝结水的方案为研究对象，系统介绍了“等效焓降法”和“汽水系统热平衡法”两种计算电站锅炉烟气余热深度利用节能效果的方法，并对某典型1000MW案例机组的多种方式进行了烟气余热利用计算，进一步分析了保证传热效果情况下所需换热面积对烟气余热深度利用的限制，及余热利用。 余热深度利用节能效果的热力学分析方法 电站锅炉烟气余热用来加热汽水系统中凝结水，可替代部分汽轮机抽汽，增加机组出功。其节能效果可通过“等效焓降法”和“汽水系统热平衡法”进行分析计算，虽然两者在热力学本质层面而言是一致的。但等效焓降法先选定标准工况，运用该标准工况下热力参数计算出偏离标准工况时机组经济性受到的影响，当偏离程度较大时，误差较大[]；汽水系统热平衡法则是对整个热力系统在工况变化时整体、全面的计算，比等效焓降法应用范围更广。 .1 等效焓降法计算余热利用节能效果 等效焓降法根据已定的蒸汽参数和回热系统参数，以机组新蒸汽流量、燃料供应量为定值，热力系统的变化不会引起各级抽汽全部变化，只对某几级产生影响，系统所有少抽蒸汽所增加的发电功率，都会使汽轮机效率提高[]。 电站锅炉余热利用放热量即为锅炉烟气换热前后焓值变化，根据锅炉煤种数据和热力学相关知识即可得到烟气量及烟气组成成分进而计算得出烟气焓值的变化得到烟气放热量，从而得到加热凝结水的热量[]。 (1) 式中：Qd为加热凝结水的热量, kJ/h；η为换热器换热效率；△Iy为烟气焓降, kJ/kg 余热回收系统加热凝结水流量： (2) 式中：Dd为加热凝结水流量，kg/h；hout为余热回收换热器出口凝结水焓值，kJ/kg；hin为余热回收换热器进口凝结水焓值，kJ/kg 机组1kg新蒸汽全部做功量，亦即新蒸汽等效焓降： (3) 式中：H为新蒸汽等效焓降，kJ/kg；ηjd为汽轮机机电效率；d为机组汽耗率，kg/(kWh) 机组1kg新蒸汽对应凝结水流量： (4) 式中：为新蒸汽流量，kg/h 减少抽汽增发的功即等效焓降增量为各级替代抽汽量之和： (5) 式中：ηi为汽机侧级低压加热器抽汽效率；τi为汽机侧对应级低压加热器凝结水焓升，kJ/kg 机组效率相对提高值： (6) 热耗率降低值： (7) 式中：q为机组热耗率，kJ/kWh 标准煤耗降低值： (8) 式中：q1为标准煤的低位发热量，kJ/kg；ηb为锅炉效率；ηgd为管道效率 .2 汽水系统热平衡法计算余热利用节能效果 汽水