鍋爐汽水系統熱平衡法對余熱利用的計算

喬金增

（內蒙古福城礦業公司，內蒙古 鄂爾多斯 016215）

0 前言

鍋爐煙氣余熱深度利用采用不同余熱回收方式適用于不同環境。在各種余熱回收方式中使用換熱器替代原有濕法石灰石-石膏煙氣脫硫系統中的煙氣-煙氣換熱器(GGH)回收原煙氣部分熱量,該方案是各種余熱回收方式中最直接、最易行的方案。

對于煙氣余熱加熱汽水系統凝結水的余熱利用方式,煙氣余熱加熱凝結水始、末溫度的不同,加熱凝結水所在的低壓加熱器的不同以及余熱利用系統與凝結水系統串并聯集成方式的不同都會帶來顯著的節能差異,因此根據實際工況、余熱利用出口溫度的不同合理選擇余熱利用集成方式也尤為重要。

本文首先對熱力學的等效恰降法進行了介紹,分析提出了汽水系統熱平衡法,并根據傳熱學相關知識提出了系統集成的限制條件,對不同煙氣余熱利用系統集成方式進行了分析計算,從而分析了不同煙氣余熱利用集成方式的節能效果。為不同情況下集成方式的選取和下文分析提供了依據和基礎。

1 汽水系統熱平衡法計算余熱利用節能效果

汽水系統熱平衡法即將煙氣余熱深度利用系統對原有鍋爐汽水系統結構的改變引入原汽水系統熱平衡計算中,通過對整個汽水系統的熱平衡重新計算得出余熱利用的節能效果。

（1）余熱回收系統加熱凝結水流量：

式中：Dd——加熱凝結水流量(kg/h)；

Hout——余熱回收換熱器出口凝結水焓值(此處為回收系統加熱水流入凝結水管路接點洽值計算式,非定值)(kJ/kg)；

hin——余熱回收換熱器進口凝結水恰值(凝結水流入余熱回收系統處恰值計算式,非定值)(kJ/kg)

（2）汽機側低壓加熱器凝結水流量：

Ddj=Dc-Dd

式中：Ddj——汽機側低壓加熱器凝結水流量(kg/h)；

Dc——原系統凝結水流量(kg/h)。

將式以上兩個公式帶入原汽水系統熱平衡計算中,即可計算得出煙氣余熱利用系統加入原汽水系統后鍋爐的功率。根據燃煤量計算得出煤耗變化量。

式中：B——燃用標煤量(t/h)；

Peo——原系統發電功率(MW)；

Pel——加入余熱利用系統后發電功率(MW)。

2 凝結水系統對余熱利用系統的約束

煙氣余熱利用煙氣向介質凝結水放熱,受到傳熱的限制：

式中，Tpy——排煙溫度(℃)；

Tyy——原煙氣排煙溫度(℃)；

Tin——余熱回收換熱器凝結水入口溫度(℃)；

Tout——余熱回收換熱器凝結水出口溫度(℃)。

3 余熱深度利用節能潛力的深度分析

鍋爐余熱深度利用節能效果直接受到排煙溫度的影響,隨排煙溫度的變化,余熱回收系統可用熱量發生變化,節能效果差異較大；然而煙氣拾值變化表征的是可用熱量的最大值,熱量的實際利用效果同樣受到傳熱效果的影響,隨換熱損失增加而減小,并受到汽水系統連接方式和低壓加熱器溫差的限制。

4 小結

4.1 低溫煙氣余熱利用傳熱過程受到熱介質煙氣最低溫度必須高于冷介質余熱回收換熱器凝結水入口溫度；最高溫度高于余熱回收換熱器凝結水出口溫度；并聯接入凝結水系統時,余熱利用系統加熱凝結水流量必須小于等于汽水系統凝結水總流量。

4.2 低溫煙氣余熱回收系統與汽水系統的集成受到凝結水溫度和流量等因素的限制,回收熱量受到換熱器效率的影響,不同的集成方式也同樣會帶來不同的節能效果,在滿足限制條件的情況下盡量加熱前一級加熱器,替代前一級抽汽能帶來更好的節能效果。

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