660 MW機(jī)組的煙氣余熱能級階梯利用技術(shù)節(jié)能效果對比分析

韓仙飛，曾浩，曾渝娟，白金德，孫淮林

(1.國電都勻發(fā)電有限公司，貴州 黔南 550500； 2.廣東中節(jié)能環(huán)保有限公司，廣東 東莞 523073；3.國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100095)

660 MW機(jī)組的煙氣余熱能級階梯利用技術(shù)節(jié)能效果對比分析

韓仙飛1，曾浩2，曾渝娟2，白金德3，孫淮林2

(1.國電都勻發(fā)電有限公司，貴州 黔南 550500； 2.廣東中節(jié)能環(huán)保有限公司，廣東 東莞 523073；3.國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100095)

隨著燃煤電廠煙氣余熱回收技術(shù)的發(fā)展，低溫省煤器的排煙溫度多被限制在130～150 ℃。根據(jù)煙氣余熱能級階梯利用原理，結(jié)合國電都勻發(fā)電有限公司現(xiàn)有的660 MW機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對中溫省煤器+低溫省煤器的組合工藝方案進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上利用傳統(tǒng)的等效焓降法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性計(jì)算，結(jié)果表明該技術(shù)節(jié)能效果顯著。

煙氣余熱；階梯利用；省煤器

表1 各級回?zé)峒訜崞鞯臒崃?shù)

0 引言

傳統(tǒng)的燃煤電廠煙氣余熱回收技術(shù)，是在電站鍋爐尾部空氣預(yù)熱器(以下簡稱空預(yù)器)后安裝低溫省煤器。該技術(shù)利用低溫?zé)煔庥酂峒訜崮Y(jié)水，以減少回?zé)嵯到y(tǒng)的抽汽量，使汽輪機(jī)總功率增加，從而提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性[1]。由于進(jìn)入低溫省煤器的凝結(jié)水溫度不能超過鍋爐排煙溫度，因此受制于130.0～150.0 ℃的入口煙氣溫度，回收的余熱十分有限[2-4]。新型的煙氣能級階梯利用技術(shù)，利用空預(yù)器小旁路布置，使進(jìn)入中溫省煤器的入口煙溫提高至370.0 ℃左右，此技術(shù)具有更好的節(jié)能效果[5]。本文以國電都勻發(fā)電有限公司660 MW超臨界凝汽式燃煤發(fā)電機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)為例，對傳統(tǒng)的煙氣余熱回收技術(shù)與新型的煙氣能級階梯利用技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比分析。

1 機(jī)組簡介

國電都勻發(fā)電有限公司660 MW超臨界凝汽式燃煤發(fā)電機(jī)組采用N600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、凝汽式汽輪機(jī)，鍋爐為DG2141/25.4-Ⅱ7型超臨界直流鍋爐，空預(yù)器出口煙氣溫度為150.0 ℃。汽輪機(jī)各級回?zé)峒訜崞鞯臒崃?shù)見表1。

2 傳統(tǒng)的煙氣余熱回收技術(shù)

傳統(tǒng)的燃煤電廠煙氣余熱回收技術(shù)工藝流程圖如圖1所示，低溫省煤器布置在空預(yù)器后煙道中，熱源是空預(yù)器后高溫?zé)煔猓?jīng)低溫省煤器后降溫；冷源是回?zé)嵯到y(tǒng)中凝結(jié)水，從#8低壓加熱器(以下簡稱低加)出口引入經(jīng)低溫省煤器被加熱之后再回到#6低加。

3 煙氣能級階梯利用技術(shù)

煙氣能級階梯利用技術(shù)能夠提高鍋爐煙氣余熱回收的效率，是一種利用空預(yù)器小旁路煙氣進(jìn)行煙氣余熱回收的全新技術(shù)。該技術(shù)將煙氣換熱器分段布置，把中溫省煤器布置在與空氣預(yù)熱器并聯(lián)的小旁路煙道中，加熱高壓加熱器(以下簡稱高加)給水，替代部分高加抽汽做功；經(jīng)中溫省煤器余熱回收的煙氣再次與空預(yù)器出口的煙氣匯合后，繼續(xù)進(jìn)入低溫省煤器加熱一、二次風(fēng)；中溫省煤器和低溫省煤器的組合，充分利用不同溫度的煙氣熱量加熱分段高壓給水、低壓給水和一、二次風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)了煙氣余熱的階梯利用，提高能量的利用效率。煙氣能級階梯利用技術(shù)工藝流程如圖2所示。

圖1 傳統(tǒng)的煙氣余熱回收技術(shù)工藝流程

圖2 煙氣能級階梯利用技術(shù)工藝流程

從圖2可以看出，煙氣換熱器采用分段布置，第1級與第2級中溫省煤器布置在空預(yù)器的小旁路煙道；小旁路煙氣量為24.3%，小旁路的煙氣熱量分別用于替代#1，#2，#3高加與#5低加的抽汽，加熱凝結(jié)水；第3級低溫省煤器布置在空預(yù)器后除塵器前煙道上，與第2級暖風(fēng)器配套，回收的煙氣熱量用于加熱一、二次風(fēng)；第1級暖風(fēng)器利用#7低加出口凝結(jié)水加熱一、二次風(fēng)，暖風(fēng)器水側(cè)進(jìn)、出口與汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)#7，#8低加并聯(lián)連接。

4 節(jié)能效果對比分析

燃煤鍋爐煙氣余熱利用工藝的熱力學(xué)分析主要采用了等效焓降法。等效焓降法是一種基于熱力學(xué)熱功轉(zhuǎn)換原理，考慮設(shè)備質(zhì)量、熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的特點(diǎn)，衡量熱工轉(zhuǎn)換或能量利用程度的簡明準(zhǔn)確的量化方法。根據(jù)已定的蒸汽參數(shù)和回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)，假設(shè)機(jī)組新蒸汽流量、燃料供應(yīng)量為定值，熱力系統(tǒng)的微小變化不會(huì)引起各級抽汽量的全部變化，只對某幾級產(chǎn)生影響，系統(tǒng)所有少抽蒸汽所增加的發(fā)電功率，都會(huì)使汽輪機(jī)效率提高[6-7]。當(dāng)熱量加入系統(tǒng)后，只對局部系統(tǒng)產(chǎn)生影響時(shí)，等效焓降法體現(xiàn)出方法簡單、計(jì)算準(zhǔn)確等優(yōu)勢。

國電都勻發(fā)電有限公司660 MW超臨界凝汽式燃煤發(fā)電機(jī)組空預(yù)器入口煙溫為365.0 ℃，排煙溫度為150.0 ℃，煙氣換熱器最低出口煙溫設(shè)定為115.0 ℃。傳統(tǒng)的煙氣余熱利用技術(shù)(傳統(tǒng)方案)在空預(yù)器后安裝低溫省煤器，取水口在#8低加出口，71.3 ℃給水被加熱到115.1 ℃后，回到#6低加出口。新型的煙氣能級階梯利用技術(shù)(階梯方案)，空預(yù)器小旁路的煙氣量占總煙氣量的24.3%。第1級中溫省煤器的取水口在#3高加入口，188.1 ℃給水被加熱到279.7 ℃后，回到#1高加出口。第2級中溫省煤器與#5低加并聯(lián)，從#5低加入口引出115.1 ℃凝結(jié)水，被加熱到135.7 ℃后回到#5低加出口。第1級暖風(fēng)器利用#7低加出口凝結(jié)水將一、二次風(fēng)從25.0 ℃預(yù)熱至38.0 ℃。第三級低溫省煤器將空預(yù)器入口一、二次風(fēng)(在第1級暖風(fēng)器后)持續(xù)加熱，風(fēng)溫由38.0 ℃加熱至78.0 ℃后，進(jìn)入空預(yù)器。

根據(jù)以上煙氣與空氣熱力參數(shù)以及表1中回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)，進(jìn)行熱力系統(tǒng)核算，結(jié)果見表2。

從表2的計(jì)算結(jié)果可以看出，煙氣能級階梯利用技術(shù)改造前后，進(jìn)入爐膛的一、二次風(fēng)溫度沒有改變，對鍋爐效率基本沒有影響。在消耗相同燃料的情況下，在一定的煙氣量下，煙氣溫度越高，回收熱量加熱的水溫就越高，回收熱量越多，相應(yīng)的做功也越多，從而得到較多的發(fā)電量。在扣除系統(tǒng)新增能耗后，可節(jié)省發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗約7.5 g/(kW·h)，比目前安裝的低溫省煤器多節(jié)約發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗約 4.6 g/(kW·h)，大大地提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

表2 兩種方案熱力系統(tǒng)核算結(jié)果

5 結(jié)束語

煙氣能級階梯利用技術(shù)，是對傳統(tǒng)鍋爐尾部煙氣余熱回收工藝流程再造，減少了熱力循環(huán)系統(tǒng)的不可逆性。相對傳統(tǒng)的低溫省煤器技術(shù)，除在節(jié)能指標(biāo)上的突破外，還具有減少空預(yù)器漏風(fēng)、降低空預(yù)器冷端腐蝕、減小脫硝產(chǎn)生的(亞)硫酸氫銨在空預(yù)器內(nèi)形成的堵塞、提高電除塵效率區(qū)域以及減少脫硫工藝用水等安全環(huán)保的良好效果。參照國電都勻發(fā)電有限公司回?zé)嵯到y(tǒng)各級加熱器的熱力參數(shù)，通過煙氣余熱回收技術(shù)傳統(tǒng)方案與煙氣能級階梯利用技術(shù)方案的模擬對比，結(jié)果表明，煙氣能級階梯利用技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性更高。

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(本文責(zé)編：劉炳鋒)

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2017-03-17；

2017-04-12

TK 222

B

1674-1951(2017)04-0056-04

韓仙飛(1972—)，男，貴州遵義人，助理工程師，從事火電廠生產(chǎn)技術(shù)管理與節(jié)能研究方面工作(E-mail:490969145@qq.com)。

曾浩(1988—)，男，湖南益陽人，工程師，從事電站鍋爐煙氣余熱利用設(shè)計(jì)研究方面的工作(E-mail:zenghao1109@163.com)。