李東明

（陜西延長石油富縣發(fā)電有限公司，陜西 西安 710000）

1 背 景

火力發(fā)電廠以朗肯循環(huán)為基礎(chǔ)進行熱功轉(zhuǎn)換獲得電能，根據(jù)熱量法的分析，發(fā)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(fā)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(shù)；二是采用再熱系統(tǒng)和增加再熱級數(shù)提高循環(huán)熱效率；三是優(yōu)化機組熱力系統(tǒng)和降低廠用電率；四是降低汽輪機的排汽參數(shù)；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(tǒng)優(yōu)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(jīng)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(yīng)的熱損失相當(dāng)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(jié)能做出重大貢獻。為此，煙氣余熱利用裝置開始被廣泛關(guān)注和應(yīng)用[1]。

2 煙氣余熱利用系統(tǒng)介紹

2.1 煙氣余熱利用裝置原理

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

目前，煙氣余熱利用系統(tǒng)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(fā)電機組為例，爐側(cè)低省出口煙氣溫度一般為90～100 ℃，采用低（低）溫省煤器系統(tǒng)時，機側(cè)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(tǒng)

2.2.2 熱風(fēng)調(diào)溫+低低溫省煤器系統(tǒng)

熱風(fēng)調(diào)溫系統(tǒng)通過不用（或少用）一次冷風(fēng)，達到降低排煙溫度的目的。磨煤機入口風(fēng)溫依靠每臺磨煤機入口風(fēng)道設(shè)置的以凝結(jié)水為介質(zhì)的風(fēng)溫冷卻器進行調(diào)節(jié)。系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 熱風(fēng)調(diào)溫+低低溫省煤器系統(tǒng)

2.2.3 熱媒水暖風(fēng)器+低溫省煤器系統(tǒng)

低省系統(tǒng)煙氣換熱器安裝于電除塵入口，熱媒水暖風(fēng)器吸熱端安裝于脫硫吸收塔前，脫硫塔后煙道未設(shè)置換熱器。低省系統(tǒng)設(shè)計煙氣換熱器設(shè)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(fēng)器吸熱端設(shè)計進口煙溫125 ℃，出口煙溫95 ℃，煙氣溫降30 ℃；熱媒水暖風(fēng)器空氣溫升53 ℃。系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 熱媒水暖風(fēng)器+低溫省煤器系統(tǒng)

2.2.4 MGGH+低低溫省煤器系統(tǒng)

如圖4所示，該系統(tǒng)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?zé)煔饧訜釤崦剿岣呙摿蛩隹跓煖?，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(tǒng)

2.2.5 帶空預(yù)器旁路的余熱多能級利用系統(tǒng)

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

圖5 空預(yù)器旁路的余熱多能級利用系統(tǒng)

3 節(jié)能效果計算

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

4 節(jié)能效果分析

從節(jié)能量角度分析，余熱熱品質(zhì)越高，節(jié)能效果越明顯；排擠的抽汽壓力品質(zhì)越高，節(jié)能效果越明顯。同樣煙氣冷卻深度前提下，余熱利用系統(tǒng)不同或相同的系統(tǒng)下水側(cè)設(shè)計方案不同，節(jié)能效果差異較大。根據(jù)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(shè)計受限，實際設(shè)計中多采用工況4所述混水方案進行設(shè)計，最大節(jié)能量為0.94 g/（kW·h）。采用空預(yù)器旁路+熱媒水暖風(fēng)器系統(tǒng)節(jié)能效果最佳，低省+熱媒水暖風(fēng)器節(jié)能效果次之，傳統(tǒng)的簡單低省系統(tǒng)節(jié)能效果較差[3]。

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

表1 采用不同余熱利用系統(tǒng)時，機組發(fā)電煤耗（THA）計算匯總

5 結(jié) 論

通過分析和計算國內(nèi)火力發(fā)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(xiàn)不同的功能，煙氣余熱利用裝置的選型不同，采用空預(yù)器旁路+熱媒水暖風(fēng)器系統(tǒng)節(jié)能效果最佳，低省+熱媒水暖風(fēng)器節(jié)能效果次之，傳統(tǒng)的簡單低省系統(tǒng)節(jié)能效果較差。