低壓省煤器系統的傳遞特性

王炳琴，孫樹華，王炳莉，厲　廣，黃志源

( 1.樂山職業技術學院 機械工程學院，四川樂山614000; 2. 華能日照電廠，山東日照276826；3.華電鄭州機械設計院有限公司，河南鄭州450000)

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王炳琴1，孫樹華2，王炳莉2，厲廣2，黃志源3

( 1.樂山職業技術學院 機械工程學院，四川樂山614000; 2. 華能日照電廠，山東日照276826；3.華電鄭州機械設計院有限公司，河南鄭州450000)

摘要：依據傳遞原理建立了鍋爐低壓省煤器傳遞分析模型。根據傳遞評價準則，定義了傳遞過程流密度的概念。結合等效焓降原理，推導出串、并聯低壓省煤器系統的焓降流密度計算式，并以某國產680 MW發電機組為例，進行了傳計算。結果表明，排煙溫度降至95℃，供電煤耗降低了1.75 g/kW·h,節能效果明顯。低壓省煤器回水接入系統的位置對節能影響較大，為低壓省煤器優化提供借鑒。

關鍵詞：低壓省煤器；傳遞；流密度；等效焓降；余熱利用

0引言

現役火電機組中鍋爐排煙溫度普遍維持在125～150℃左右[1～3]，排煙帶走的熱量可達電站全部輸入燃料熱值3%～8%，嚴重影響著機組效率。在電廠中增設低壓省煤器系統，利用煙氣余熱加熱回熱系統中的凝結水，排擠汽輪機抽汽返回汽輪機內繼續膨脹做功，可以有效降低排煙溫度，提高機組的經濟性[4]。國內某電廠680MW機組年平均排煙溫度約為120 ℃，夏季最高排煙溫度約為140 ℃，排煙熱損失較大，通過低壓省煤器將排煙溫度降低至95 ℃，有效利用煙氣中的余熱，具有很好的節能效益。

1低壓省煤器系統簡介

低壓省煤器系統示意如圖1所示，一般被安裝在鍋爐尾部煙道電除塵器之前。

圖1　低壓省煤器系統的連接簡圖

低壓省煤器內部流動的是凝泵出口的低壓凝結水，殼側為煙氣，水側壓力較低，故稱低壓省煤器。該系統入口冷卻水溫度設計為可調式。基于熱平衡原理，冷卻器入口水來源為二部分：8號低加入口處設置取水口；6號低加入口處設置取水口。為保證系統低負荷運行的穩定性及靈活調整低壓省煤器進口水溫，在低壓省煤器進、出口之間設置再循環泵系統。不同工況下選用不同的取水口組合方式實現實時調節低壓省煤器入口水溫的目的，混合后得到滿足低壓省煤器入口水溫要求的循環冷卻水后進入低壓省煤器吸熱，依據溫度匹配之原則，出口循環冷卻水由5號低加入口處引回回熱系統。由于要嚴格保證電除塵器入口煙氣溫度為95 ℃的需要，冷卻器出口循環水溫度將高于原熱平衡圖設計的入口水溫，從而使得5號低加與低壓省煤器是串聯布置，而8、7、6號低加與煙氣冷卻器則是并聯布置。在不同的工況下，取水方式不同，水流量不同，入口水的溫度變化較大，對系統的節能量的影響很大。

圖2　低壓省煤器系統的傳遞模型

(1)

(2)

(3)

圖3　回熱子系統的傳遞模型

當汽輪機入口主蒸汽流量為D0(kg/s)時，相應1kg新蒸汽的份額為：

(4)

(1)低壓加熱器的等效焓降：

由公式(4)可知，從8號低加入口引出m8(kg/s)的凝結水，排擠抽汽做功為零。

從7號低加出口引出m7(kg/s)的凝結水，系統損失的能量為：

經低壓省煤器加熱后，(m8+m7)(kg/s)的凝水進入6號低加出口，排擠抽汽做功為：

式中：τr為NOr加熱器中1kg水的焓升，kJ/kg；ηr為NOr加熱器的抽汽效率，%。

(5)

式中：ΔHi為NOi加熱器中排擠抽汽返回汽輪機做功，kJ/kg；Ai為NOi加熱器的面積，m2。

排煙余熱按照其品位高低分級利用在ηx-ηm之間相應的能級上。就余熱利用而言，這是一種最佳的利用形式，充分利用了熱系統擁有多個能級的特點，實現了排煙余熱的梯級利用。

3發電煤耗節省量計算

(1)裝置熱經濟性相對提高：

式中：δηi為裝置熱經濟性，%；ΔH、H為新蒸汽等效熱降及其增量,kJ/kg。

(2)熱耗率降低Δq按下式計算:

式中: q為機組熱耗率，kJ/(kW·h)。

(3)供電標煤耗節省量Δbb按下式計算:

式中: b為機組熱耗率，g/(kW·h)。

4計算結果分析

表1　煙氣側低壓省煤器

表2　回熱子系統Ⅱ的傳遞計算

表3　典型工況下機組的傳遞計算

圖4　回熱子系統流密度

圖5　低壓省煤器系統效果分析

(3)由表3、圖5可知，隨著負荷升高，吸收的余量愈大，獲得的收益越大，系統的節能量也越大，可見，高溫高壓熱源比低溫低壓熱源轉換潛力大，說明溫度高的熱能品位高，從能量轉換的基本定律出發，采用能量梯級利用方法來分析能源結構，優化能量利用方式，可減少能量品位的浪費，達到節約能源、提高能源使用效率的目的。

(4)低壓省煤器布置在空預器后，除塵器之前的煙道內，可以減少煙氣體積，飛灰比電阻降低，可大大提高除塵器的收塵性，可實現更高的除塵效率。但是，必須確保受熱面不出現煙氣冷凝及低溫腐蝕現象。所以，煙氣出口的溫度控制在95℃。

5結論

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Exergy Transfer Characteristics of the Low Pressure Economizer System

WANGBingqin1,SUNShuhua2,WANGBingli2,LIGuang2,HUANGZhiyuan3

(1.LeshanVocationalandTechnicalCollege,Leshan614000,China;2.HuanengRizhaoPowerPlant,Rizhao276826,China;3.HuadianZhengzhouMechanicalDesignInstitute,Zhengzhou450000,China)

Abstract：Based on the exergy transfer principle, the exergy transfer analysis model with low pressure is established, which is more economical. In the light of engineering exergy transfer evaluation criterion, the process of exergy transferring and its flux are given. Based on the equivalent enthalpy drop method, the formula for the enthalpy drop and the exergy flux had been deduced. An exergy transfer analysis for a 680MW unit is made as an example, and the results show that, the exhaust gas temperature can reach 95℃ with the unit coal consumption rate reduced by 1.75 g/kwh. the goal of energy saving had been achieved and it provides references for further improvement of the system.

Keywords：low pressure economizer; exergy transfer; exergy flux; equivalent enthalpy drop method; waste heat utilization

收稿日期：2016-03-20

作者簡介：王炳琴(1978-),女，講師，主要從事機械力學、火電廠大型設備及節能研究，E-mail：wbq1018@tom.com。

中圖分類號:TK223

文獻標識碼:A

DOI:10.3969/j.issn.1672-0792.2016.05.012