660 MW機組的煙氣余熱能級階梯利用技術節能效果對比分析

韓仙飛，曾浩，曾渝娟，白金德，孫淮林

(1.國電都勻發電有限公司，貴州 黔南 550500； 2.廣東中節能環保有限公司，廣東 東莞 523073；3.國核電力規劃設計研究院，北京 100095)

660 MW機組的煙氣余熱能級階梯利用技術節能效果對比分析

韓仙飛1，曾浩2，曾渝娟2，白金德3，孫淮林2

(1.國電都勻發電有限公司，貴州 黔南 550500； 2.廣東中節能環保有限公司，廣東 東莞 523073；3.國核電力規劃設計研究院，北京 100095)

隨著燃煤電廠煙氣余熱回收技術的發展，低溫省煤器的排煙溫度多被限制在130～150 ℃。根據煙氣余熱能級階梯利用原理，結合國電都勻發電有限公司現有的660 MW機組的運行數據，對中溫省煤器+低溫省煤器的組合工藝方案進行了初步設計，在此基礎上利用傳統的等效焓降法進行經濟性計算，結果表明該技術節能效果顯著。

煙氣余熱；階梯利用；省煤器

表1 各級回熱加熱器的熱力參數

0 引言

傳統的燃煤電廠煙氣余熱回收技術，是在電站鍋爐尾部空氣預熱器(以下簡稱空預器)后安裝低溫省煤器。該技術利用低溫煙氣余熱加熱凝結水，以減少回熱系統的抽汽量，使汽輪機總功率增加，從而提高機組的經濟性[1]。由于進入低溫省煤器的凝結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，利用空預器小旁路布置，使進入中溫省煤器的入口煙溫提高至370.0 ℃左右，此技術具有更好的節能效果[5]。本文以國電都勻發電有限公司660 MW超臨界凝汽式燃煤發電機組運行數據為例，對傳統的煙氣余熱回收技術與新型的煙氣能級階梯利用技術進行經濟性對比分析。

1 機組簡介

國電都勻發電有限公司660 MW超臨界凝汽式燃煤發電機組采用N600-24.2/566/566型超臨界、一次中間再熱、凝汽式汽輪機，鍋爐為DG2141/25.4-Ⅱ7型超臨界直流鍋爐，空預器出口煙氣溫度為150.0 ℃。汽輪機各級回熱加熱器的熱力參數見表1。

2 傳統的煙氣余熱回收技術

傳統的燃煤電廠煙氣余熱回收技術工藝流程圖如圖1所示，低溫省煤器布置在空預器后煙道中，熱源是空預器后高溫煙氣，經低溫省煤器后降溫；冷源是回熱系統中凝結水，從#8低壓加熱器(以下簡稱低加)出口引入經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

煙氣能級階梯利用技術能夠提高鍋爐煙氣余熱回收的效率，是一種利用空預器小旁路煙氣進行煙氣余熱回收的全新技術。該技術將煙氣換熱器分段布置，把中溫省煤器布置在與空氣預熱器并聯的小旁路煙道中，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；經中溫省煤器余熱回收的煙氣再次與空預器出口的煙氣匯合后，繼續進入低溫省煤器加熱一、二次風；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，從而實現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工藝流程如圖2所示。

圖1 傳統的煙氣余熱回收技術工藝流程

圖2 煙氣能級階梯利用技術工藝流程

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，加熱凝結水；第3級低溫省煤器布置在空預器后除塵器前煙道上，與第2級暖風器配套，回收的煙氣熱量用于加熱一、二次風；第1級暖風器利用#7低加出口凝結水加熱一、二次風，暖風器水側進、出口與汽輪機回熱系統#7，#8低加并聯連接。

4 節能效果對比分析

燃煤鍋爐煙氣余熱利用工藝的熱力學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熱功轉換原理，考慮設備質量、熱力系統結構和參數的特點，衡量熱工轉換或能量利用程度的簡明準確的量化方法。根據已定的蒸汽參數和回熱系統參數，假設機組新蒸汽流量、燃料供應量為定值，熱力系統的微小變化不會引起各級抽汽量的全部變化，只對某幾級產生影響，系統所有少抽蒸汽所增加的發電功率，都會使汽輪機效率提高[6-7]。當熱量加入系統后，只對局部系統產生影響時，等效焓降法體現出方法簡單、計算準確等優勢。

國電都勻發電有限公司660 MW超臨界凝汽式燃煤發電機組空預器入口煙溫為365.0 ℃，排煙溫度為150.0 ℃，煙氣換熱器最低出口煙溫設定為115.0 ℃。傳統的煙氣余熱利用技術(傳統方案)在空預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(階梯方案)，空預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，從#5低加入口引出115.1 ℃凝結水，被加熱到135.7 ℃后回到#5低加出口。第1級暖風器利用#7低加出口凝結水將一、二次風從25.0 ℃預熱至38.0 ℃。第三級低溫省煤器將空預器入口一、二次風(在第1級暖風器后)持續加熱，風溫由38.0 ℃加熱至78.0 ℃后，進入空預器。

根據以上煙氣與空氣熱力參數以及表1中回熱系統參數，進行熱力系統核算，結果見表2。

從表2的計算結果可以看出，煙氣能級階梯利用技術改造前后，進入爐膛的一、二次風溫度沒有改變，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，相應的做功也越多，從而得到較多的發電量。在扣除系統新增能耗后，可節省發電標準煤耗約7.5 g/(kW·h)，比目前安裝的低溫省煤器多節約發電標準煤耗約 4.6 g/(kW·h)，大大地提高了機組的經濟性。

表2 兩種方案熱力系統核算結果

5 結束語

煙氣能級階梯利用技術，是對傳統鍋爐尾部煙氣余熱回收工藝流程再造，減少了熱力循環系統的不可逆性。相對傳統的低溫省煤器技術，除在節能指標上的突破外，還具有減少空預器漏風、降低空預器冷端腐蝕、減小脫硝產生的(亞)硫酸氫銨在空預器內形成的堵塞、提高電除塵效率區域以及減少脫硫工藝用水等安全環保的良好效果。參照國電都勻發電有限公司回熱系統各級加熱器的熱力參數，通過煙氣余熱回收技術傳統方案與煙氣能級階梯利用技術方案的模擬對比，結果表明，煙氣能級階梯利用技術的經濟性和可靠性更高。

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(本文責編：劉炳鋒)

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B

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韓仙飛(1972—)，男，貴州遵義人，助理工程師，從事火電廠生產技術管理與節能研究方面工作(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計研究方面的工作(E-mail:zenghao1109@163.com)。