600MW 机组烟气余热利用技术综合分析

第４５卷　第７期

２０１６年７月

THERMALPOWERGENERATION

热　力　发　电

Vol ４５　No ７

Jul０１６y２

６００MW机组烟气余热利用技术综合分析

何　川１,孔德伟２,马素霞１,武卫红３,刘建华３,李建荣４

)山西省电力科学研究院,山西太原　０国电电力大同发电有限公司,山西大同　０３．３００２４;４．３７０４３[摘　　　要]以某６采用等效热降法,研究了该机组分别经低压省煤器、暖风器低压００MW机组为对象,Ｇ

分析了各技术的适用范围及优缺点.结果表明:分烟道技术使烟气的热量由二次风带入炉升级改造提供了参考.

[关　键　词]低压省煤器;暖风器;烟气余热利用;等效热降;技术经济性;综合评价６００M机组;[()中图分类号]文献标识码]A　[文章编号]TK２２３．３　[１００２Ｇ３３６４２０１６０７Ｇ０００１Ｇ０６

[/DOI编号]１０．３９６９．issn．１００２Ｇ３３６４．２０１６．０７．００１j

省煤器联合运行(联合运行)和分烟道３种烟气余热利用技术改造后的热经济性和节能潜力,膛,相当于烟气的热量全部被锅炉吸收,热经济性最高.该研究结果为国内火电机组的节能

(太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原　０１．３００２４;

华能渑池热电有限责任公司,河南渑池　４２．７２４００;

Technicalandeconomicanalsisofflueaswasteheatutilizationina６００MWunityg

１２１３３４

,,,,HEChuanKONGDeweiMASuxiaWUWeihonLIUJianhuaLIJianrong,g

(,,;１．SchoolofElectricalandPowerEnineerinTaiuanUniversitfTechnoloTaiuan０３００２４,Chinaggyyogyy

,,;２．HuanenianchiPowerGenerationCo．Ltd．Mianchi４７２４００,ChinagM,;３．ShanxiElectricPowerResearchInstituteTaiuan０３００２４,Chinay

,avinotentialoftheunitemloinifferentwasteＧheatutilizationtechnoloiessuchasinstallinthegysgppygdgg

,,lowpressureeconomizertheassociationsstemofthelowpressureeconomizerandtheairheaterandthey

:AbstractAccordinothedesinparametersandoeratinataofthe６００MWunitinDatonowergtgpgdgP

,,PlantbsinuivalententhalroethodthispaeranalzesthetechnoloconomndtheenerＧyugeqpydpmpygyeya

,,)４．GuodianPowerDatonowerGenerationCo．Ltd．Daton３７０４３,ChinagPg０

,bassfluegaschannelsstem．Theresultsshowthatbsinhebassfluegaschannelsstem,theypyyugtypy

,heatoffluegaswillbebrouhtintothefurnacebhesecondarirthismeanstheheatofthefluegasgytya

,,thalrotechnoloconomcomrehensiveevaluationpydpgyeyp　　国务院能源局最新能源发展战略要求５年内现

役６除空冷机组外)平均供电煤００MW及以上机组(

[]１

/(),耗低于３所以,对现役火电机组的００gkW h

节能升级改造势在必行.但目前国内关于火电机组

canprovidereferencesfortheuradinfthedomesticpowerplants．pggo

:,,,,Keords６００MWunitlowpressureeconomizerairheaterfluegaswasteheatutilizationeuivalentenＧqyw

少.因此,本文以某６对低压省００MW机组为对象,

,willbefullbsorbedboilertubesthusthistechnolo＇seconomicefficiencisthehihest．Thisresultyaybgyyg

煤器、暖风器低压省煤器联合运行(联合运行)和分Ｇ烟道３种烟气余热利用技术实施后的机组节能效果

进行计算比较,提出各技术的适用范围、主要目标、局限性及优势,为火电机组的节能改造提供参考.

节能升级改造技术的全面性技术经济比较的报道较

收稿日期:２０１６Ｇ０３Ｇ１４

)基金项目:山西省煤基重点科技攻关项目(MD２０１４Ｇ０７

,作者简介:何川(男,硕士,主要研究方向为电厂节能升级改造技术.１９８９－)

:１EＧmail７２７２６６９４５＠q．comq

２

热　力　发　电２０１６年

１　机组概况

一次中间再热热力系统,其锅炉为自７级抽汽回热、

然循环、尾部分为A侧、B侧两烟道.机组额定工

某亚临界６００MW直接空冷机组为抽凝式、

排烟热损失为６．９１．４１％,５５％.汽轮机热耗率为

/(),机组发电标准煤耗b８９１５．２８kJkW h＝/(),厂用电率ε＝８．供电标准３０７．９５gkW h２％,s

/().煤耗b３３５．４６gkW hn＝

况下主要参数见表１.经计算该锅炉热效率为

表１　６００MW机组主要参数

Table１　Themaindesi

narametersandoeratinataofthe６００MWunitd

２　机组热经济指标

]２

根据等效热降法[计算机组各经济指标如下.

)高、低压省煤器引起的热力系统热效率变化１

ΔH

δ００×１i＝ηΔH＋H

æöfηç÷()δ１＋q４＋qc０＝δf)f１－g(ηηèødiggηηη

式中:称为暖风器引起锅炉热经济性的亏δ１＋f)qg(ηæöf

ç,损(取负值)％;－η÷为暖风器获得的回热f１q

èηdiøggηη,收益(取正值)％;δ％;fqg为锅炉效率的相对变化,η/;为暖风器单位吸热量,kJkgf为向暖风器供汽源的η抽汽效率,％;％;d为g为无暖风器时的锅炉效率,gηη９１．７４％,９８．２８％,４６．２３％.d＝i＝g＝gηηη

)暖风器４Ｇ低压省煤器联合运行引起的热力系统热效率变化其中

δi＋δc０η＝δηη

dqjηδi＝η

diggηηηæöfηç÷

δ１＋q＋qc０＝δf)f１－g(ηηèdiggηηηø

()１()２

其中

/;式中:ΔH为１kkJkag新蒸汽等效热降增量,gd为相对于１kt′t′g新蒸汽的分水流量份额;d,m－１,mη和τr为对应取水点及返回水点的水路参数.

)暖风器临界抽汽效率２

ΔH＝at′t′τd[(d－m－１)m＋∑rr]ηη

r＝x

m－１

管道输热效率,％;％.由试验得i为实际循环效率,η

()t３kη＝A＋B×Δ

式中:A和B为暖风器特性方程系数;Δtk为空预器进风温度的变化量,℃.

)暖风器引起的热力系统热效率变化３

()５()６()７

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第７期何　川等　６００MW机组烟气余热利用技术综合分析

３

式中:扣除δi为低压省煤器利用排烟余热的收益(η,排挤回热的不利影响)％;δc０为暖风器引起的热η经济性变化,％;d为单位燃料量的低压省煤器热q/;负荷,kJkgj为低压省煤器吸热利用于第j级的η/.抽汽效率,％.由试验得q１．３９×１０kJkgd＝

)发电标准煤耗率改变量５

－２

/().由试验得b＝３０７．９５gkW h

)改造后厂用电率６

/.处烟气流速为８．３５ms

术改造后的热经济指标进行计算分析比较.

))采用式(对该机组经３种余热利用技１－式(８

３．１　低压省煤器技术

表２为机组采用低压省煤器烟气余热利用技术后的热经济性计算结果.低压省煤器利用凝结水吸收排烟余热.除尘效率高的电厂,宜安装在脱硫塔前;除尘

]６Ｇ８

.设计其水侧连效率低的电厂,宜安装在空预器后[

()Δb＝(δδ８×bi＋c０)ηη

/().式中:为改造前机组发电标准煤耗率,bkW hgS′SS×(１－a×cosc＋c－cozW)r)avφ)×１００％(９

式中:S′MW;Sc为改造引起各辅机的新增功率,c为厂用电计算负荷,MW;ScozW为用于热网的计算负荷,MW;acosr为供热用热量与总耗热量之比;av为φ由试验得a非０．４６７,cos０．８,Pe＝６００MW;r＝av＝φ８１．０５MW,S５．０５MW.cozW＝

)改造后机组供电标准煤耗率变化值７

接方式时,需着重分析取水点位置、分水系数及返回水

]９Ｇ１０

.其中,点位置[入口凝结水温的选择(如营口、外高]１１Ｇ１２

.桥等电厂)多结合有限腐蚀速度理论[

ε′＝

表２　采用低压省煤器技术改造后机组热经济性计算结果

Table２　Theoerationdataoftheunitalinpppyg

thelowpressureeconomizertechnology

　　项目低压省煤器位置/℃烟气初温tAy/℃烟气初温tBy/℃烟温降低tBy分水点位置分水系数β/℃烟温降低tAy

空预器后

除尘器前１５２．３１４５．６３７．２２８．９０．３３９７．５方式１

引风机后

脱硫塔前１１５．５１３９４０４０方式２

电动机平均功率因数;Pe为发电机额定功率,MW.采暖期S采暖期S７６．００MW,S０MW;c＝cozW＝c＝

３　烟气余热利用技术分析比较

sss

Δb—b()Δb＝＋１０１－ε′－ε

式中ε为改造前厂用电率,％.由试验得ε＝８．２％.

７号低加出口

４７０．９６５号低加出口

１３７．３１．０５８．３１０．８１

７号低加入口５０２．３２７号低加出口

１００．９１．０７８．３２０．４９５４０．３５

－１)/( h分水流量qtm

/℃引出水温t０返回水点位置/℃返回水温t１/％厂用电率ε′

通过在锅炉尾部烟道增设换热器的方式利用烟气余热,考虑换热器面积对技术经济性的影响,将换

[２３Ｇ５]

/( K).增设换热器后引起引风机４８．２３Wm

的新增功率为:

vqy×p３－

()０１１×１

llvηxη３/;;式中:mskPavxl和ηlv分qp为全压,y为烟气量,η

别为引风机效率和力率,％.由实验得η５％,xl＝７

/引风机功率增加P１MW/％机组热效率相对提高δiη

热器设计为碳钢、翅片蛇形管、总传热系数

ΔP１＝

３．２　联合运行技术

图１为采用联合运行技术的烟气余热利用系统.电厂采用暖风器防止空预器低温硫腐蚀,而暖

]１３Ｇ１７

.因此,风器往往使机组热经济性亏损[需结合

,换热器最窄５％.设计壳侧压损为０．６０kPaη＝７

暖风器分析其对低压省煤器节能效果的影响.

图１　联合运行烟气余热利用系统

Fi．１　Theassociationsstemofthelowpressureeconomizerandtheairheatergy

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４

热　力　发　电２０１６年

该６００MW机组:．０９％,．３３％,A＝８B＝６jjηη

(为降低暖风器造min＝１．０８％.所以,７＝１j－１)ηη

　　暖风器用汽的抽汽效率ηj－１小于或等于临界抽

]L１７

.而汽效率η暖风器的热经济效率才为正[j时,

、成的亏损,将暖风器系统中第四级抽汽(四抽)疏水、返回除氧器的原方式改造为第六级抽汽(六抽)疏水返回排汽装置的方式,即η４降低为η６.对j－１由η

比优化前后的计算结果见表３.(虽然η７更接近

)排挤烟气方案　将暖风器后的排烟温度降到２

为使这股余热全部被二次风利用,需增加二８５℃(

.提高暖风器出口风温,次风量)为保持原空预器面积及进出口参数不受影响,需排挤部分烟气进入旁路烟道.根据空预器风侧的吸热变化来确定排挤烟//气比例.所以,A侧、B侧分别排挤５３９,５２２的烟气量进入旁路烟道.旁路烟道总余热利用量为

)/１１３旁路烟道方案　该方案增加了１台空气]１８

,.预热器[将余热利用最大化.计算结果见表４

但第七级抽汽品质较低,起不到加热一、二次风j,η

.的效果)

表３　采用联合运行技术改造前后机组热经济指标Table３　Theheateconomicindexesoftheunitalintheppygassociationsstemoflowpressureeconomizerandairheatery

　　　项目

四抽联

合运行２５．５８１１０４３．８２１．８３６９１．４１

六抽联

合运行１５．２９３１０４３．８２１．８２６９１．６０

２４．４１MW.计算结果见表５.

表６为机组经３种余热利用技术改造后的经济指标对比.结合表２－表６,分析３种余热利用技术经济性如下.

)低压省煤器的２种布置方式余热利用量接１

近.方式１与方式２相比,换热器磨损强,但经济性高.四抽联合运行与六抽联合运行相比,利用高品质抽汽加热空气.风温被多提高了１锅炉效率０℃,下降的幅度明显增大,四抽联合θf.所以,g远小于θ运行极大地降低了低压省煤器带来的经济性.)从系统设计角度分析,分烟道技术虽然对烟道２

转弯处的耐磨要求较高,但利用了高能级的烟气余热,而且其系统设计具备较大优点:烟气的热量由二次风带入炉膛,相当于烟气的热量全部被锅炉吸收,热经济性最高.从余热利用目的角度分析.除分烟道技术以外,其他技术仅局限于将余热利用于凝结水侧.分烟道方案将高能级余热利用到给水侧,排挤高加抽汽,起到明显的节能效果.从节约换热器面积角度分析,分烟道方案利用高品质热源,增加了换热器端差,极大地节省了换热器面积.从能量利用效率角度分析,各技术中,余热利用于水侧的经济性均高于风侧.这是因为风侧利用余热既有回热收益的正面影响又有锅炉效率降低带来的负面影响.

/％向暖风器供汽的抽汽效率ηf/％锅炉效率η′g/( h总风量qtmf

－１)

/℃暖风器入口风温tnf/℃暖风器出口风温tk

低压省煤器用于对应能级的

/％抽汽效率ηj

１１．０７６１１．０７６

单位燃料量的暖风器负荷－１)/( kkJgfq

３．１７×１０－３１．６３×１０－３１．３９×１０－２１．３９×１０－２

－０．３５６０．１２０．３８１１．０８８．３２０．１４

－０．１５４０．１００．３８１１．０８８．３２０．３３

单位燃料量的低压省煤器热负荷－１)/( kkJgdq

/％暖风器获得的回热收益θf

/％暖风器引起锅炉经济性亏损θg

低压省煤器利用排烟余热的收益

/％θd低压省煤器吸热利用于第j级的

/％抽汽效率ηj/％厂用电率ε′

/％机组热效率相对提高δη

３．３　分烟道技术

图２为分烟道系统,分烟道技术按照截面积不同

[,８]

/.比例可分１３旁路烟道和排挤烟气２种方案３１

图２　分烟道烟气余热利用系统

Fi．２　Schematicdiaramofthesstemofthebassfluegaschannelggyyp::　htt∥www．rlfd．com．cn　htt∥rlfd．eriodicals．net．cn　ppp

第７期何　川等　６００MW机组烟气余热利用技术综合分析

/表４　１３旁路烟道方案设计参数

表５　排挤烟气方案设计参数

５

Table４　Thedesinparametersoftheunitalingppyg

/the１３bassfluegaschannelsstemypy

　　　项目

高压省煤器３５５．１３３９．５２３１．０４号低加出口１６９．８２号高加出口

——０．６９——２４６．１０．１５２３１

低压

省煤器２３１．０２３１．０１５２．３７号低加出口０．３０１３４．９９７．５１４５．６

暖风器１１５．５１３９．０１０７．９—７０．０—２５．５３４．７６６．０９５．０４２．９１０．０５０．２０—８５．０

Table５　Thedesinparametersofthenormalbassgyp

fluegaschannelsstemy

　　　项目

高压

省煤器３５５．１３３９．５２３１．０３号高加入口１６９．８０．１８２３１．０

低压

省煤器２３１．０２３１．０１５２．３７号低加出口０．１７５号低加出口１３３．４—————————０．２７９７．５１４５．６

暖风器１１５．５１３９．０８５．０８５．０———

/℃入口烟温tAy/℃入口烟温tBy/℃出口烟温t′Ay/℃出口烟温t′By取水点分水系数β

/℃入口水温t０返回水点/℃出口水温t１

/℃入口水温t０/℃出口水温t１返回水点

/℃入口二次风温tfA/℃入口二次风温tfB/℃出口二次风温t′fA/℃出口二次风温t′fB/引风机新增功率P１MW

５号低加

出口

—————０．５２

１００．０

３号高

加出口２０３．７———————０．６９８．３３０．７３—

７０

/℃入口二次风温tfA/℃入口二次风温tfB/℃出口二次风温t′fA/℃出口二次风温t′fB

－１)/( h二次风增量qtmf

１００．０２５．５３４．７６７,０３２９．０６３．４７０．０７０．４４９９．０

－１)/( 闭式循环水流量qthmb

/送风机新增功率P２MW/( 闭式循环水量qthmb

/新增循环水泵功率PbMW/％厂用电率ε′

机组热效率相对提高/％

/新增循环水泵功率PMWb/引风机新增功率P１MW/％厂用电率ε′热经济性相对提高/％

－１)

８．２８１．８６

０．５０

表６　机组经３种余热利用技术改造后热经济指标对比

Table６　Theheateconomicindexesoftheunitalinifferentheatunitlizationtechnoloiesppygdg

项目

２/换热面积Am

低压省煤器２５７９０１．０５８．３１０．８１２．４９２．３２方式１

１８３９３１．０７８．３２０．４９１．５１１．２１方式２

四抽

联合运行

六抽１８３９３１．０７８．３２０．３３１．０２０．６８

１８３９３１．０７８．３２０．１４０．４３０．０３

/１３旁路烟道

１２５８５０．７４８．２８２．５８７．９５８．３８

分烟道

排挤烟气６０６４１．２０８．３３１．５０４．６２４．５７

/辅机新增总功率S′MWc/％厂用电率ε′余热利用量/MW

/％热经济性提高(δδi＋c０)ηη

２２．１３２７．７９２７．７９２７．７９６６．７９５３．２４

s－１)/( ()发电标煤降低bkW hg

s－１)/( ()供电标煤降低bkW hgn

４　结　语

)暖风器汽源采用第四级抽汽,极大地削弱低１

压省煤器的节能能力;而采用第六级抽汽,即可减小这种负面影响.

)提出了根据排挤烟气思路设计分烟道比例的２

算法.分烟道技术利用高品质的排烟余热加热给水,能大幅度提升机组的经济性.

)风侧利用余热的作用主要是降低排烟温度,３

而水侧利用余热则能够较大地提升热经济性.

[]]关于开展燃煤电厂综合升级改１　发改厅[２０１２１６６２号．

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６

热　力　发　电

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(责任编辑　徐福英)

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600MW 机组烟气余热利用技术综合分析

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