煙氣余熱利用裝置在火電廠的應用

李東明

（陜西延長石油富縣發電有限公司，陜西 西安 710000）

1 背 景

火力發電廠以朗肯循環為基礎進行熱功轉換獲得電能，根據熱量法的分析，發電廠的主要熱量損失由汽輪機冷源損失和鍋爐煙氣排熱損失引起。目前，火力發電廠大致可以通過以下五種方法提高全廠的熱效率。一是提高蒸汽參數；二是采用再熱系統和增加再熱級數提高循環熱效率；三是優化機組熱力系統和降低廠用電率；四是降低汽輪機的排汽參數；五是降低鍋爐煙氣的排放熱損失。

對大型機組而言，汽輪機冷源損失已從材料、系統優化方面進行了改進，取得了一定效果，其余只能從排煙熱損失方面入手，提高全廠的熱經濟性?；痣姀S鍋爐排煙損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項，火電廠鍋爐的排煙溫度通常為120～150 ℃，相應的熱損失相當于燃料熱量的5%～12%，如果能把這些熱量回收再利用，將為整個社會的節能做出重大貢獻。為此，煙氣余熱利用裝置開始被廣泛關注和應用[1]。

2 煙氣余熱利用系統介紹

2.1 煙氣余熱利用裝置原理

鍋爐煙氣余熱利用系統本質是通過換熱介質回收鍋爐排煙“廢熱”加以利用，以達到節約能源的目的?！坝酂帷眮碓粗饕锌疹A器出口排煙所含熱量（低能級利用）、空預器旁路煙氣所攜帶熱量（高能級利用、多能級利用）以及熱風調溫系統?！坝酂帷崩眯褪街饕小凹訜岬蛪耗Y水”“加熱高壓給水”“加熱冷風”和“加熱煙囪排煙”等。

2.2 煙氣余熱利用裝置布置方式

2.2.1 低（低）溫省煤器系統

目前，煙氣余熱利用系統多采用一級或二級換熱器，換熱器安裝位置有電除塵入口、電除塵出口、脫硫島入口等位置。以常見的600 MW等級超臨界汽輪發電機組為例，爐側低省出口煙氣溫度一般為90～100 ℃，采用低（低）溫省煤器系統時，機側匹配入口水溫控制在70～90 ℃，取水多來自于7號低加出口，回水至6號低加入口。如圖1所示。

圖1 低（低）省煤器系統

2.2.2 熱風調溫+低低溫省煤器系統

熱風調溫系統通過不用（或少用）一次冷風，達到降低排煙溫度的目的。磨煤機入口風溫依靠每臺磨煤機入口風道設置的以凝結水為介質的風溫冷卻器進行調節。系統如圖2所示。

圖2 熱風調溫+低低溫省煤器系統

2.2.3 熱媒水暖風器+低溫省煤器系統

低省系統煙氣換熱器安裝于電除塵入口，熱媒水暖風器吸熱端安裝于脫硫吸收塔前，脫硫塔后煙道未設置換熱器。低省系統設計煙氣換熱器設計進口煙溫為155.8 ℃/134.7 ℃，出口煙溫120 ℃，煙溫降35.8 ℃/14.7 ℃；熱媒水暖風器吸熱端設計進口煙溫125 ℃，出口煙溫95 ℃，煙氣溫降30 ℃；熱媒水暖風器空氣溫升53 ℃。系統如圖3所示。

圖3 熱媒水暖風器+低溫省煤器系統

2.2.4 MGGH+低低溫省煤器系統

如圖4所示，該系統在除塵器入口和脫硫塔出口各布置一級低溫省煤器，通過高溫煙氣加熱熱媒水提高脫硫塔出口煙溫，達到消白煙的目的；除塵器入口低低溫省煤器再次降低電除塵入口煙溫，達到提高除塵器效率的目的。

圖4 MGGH+低低溫省煤器系統

2.2.5 帶空預器旁路的余熱多能級利用系統

如圖5所示，該系統在空預器旁路中設置加熱給水的高溫省煤器系統、加熱凝結水的低溫省煤器系統；在空預器出口煙道（混合后）設置熱媒水暖風器系統或低低溫省煤器系統，實現煙氣熱量的多能級綜合利用。

圖5 空預器旁路的余熱多能級利用系統

3 節能效果計算

為研究機組參數對最佳余熱利用方式選擇的影響，根據某集團制作的煙氣余熱利用裝置調研結果，如表1所示，以660 MW超超臨界機組為例，均以深度節能（煙氣溫度降至90 ℃）為邊界，比較不同方案的節能量[2]。

4 節能效果分析

從節能量角度分析，余熱熱品質越高，節能效果越明顯；排擠的抽汽壓力品質越高，節能效果越明顯。同樣煙氣冷卻深度前提下，余熱利用系統不同或相同的系統下水側設計方案不同，節能效果差異較大。根據表1中低（低）省煤器方案所述，取水溫度82.3 ℃與煙氣冷端溫度90 ℃之間傳熱溫壓過小，受熱面設計受限，實際設計中多采用工況4所述混水方案進行設計，最大節能量為0.94 g/（kW·h）。采用空預器旁路+熱媒水暖風器系統節能效果最佳，低省+熱媒水暖風器節能效果次之，傳統的簡單低省系統節能效果較差[3]。

熱媒水暖風器換熱功率即空預器進口空氣溫度，對空預器出口煙氣溫度影響較大，進而影響機側取水、回水點設計。熱媒水暖風器換熱功率影響（出口空氣溫度）空預器出口煙氣溫度，熱媒水暖風器后空氣溫度越高，空預器出口煙氣溫度越高，機側取水溫度更高，可排擠更高一級抽汽，實現節能效益最大化；因此，如果新建機組，推薦優選煙氣旁路設計；在役機組，煙氣余熱利用節能改造時，推薦采用熱媒水暖風器+低(低)省系統。

表1 采用不同余熱利用系統時，機組發電煤耗（THA）計算匯總

5 結 論

通過分析和計算國內火力發電廠采用的不同煙氣余熱利用裝置可知，針對不同的機組和實現不同的功能，煙氣余熱利用裝置的選型不同，采用空預器旁路+熱媒水暖風器系統節能效果最佳，低省+熱媒水暖風器節能效果次之，傳統的簡單低省系統節能效果較差。