燃煤电厂低温省煤器节能效益分析

　　文中采用等效焓降法进行了节能效益计算分析，通过增设低温省煤器，汽轮机出力提升，汽轮机热耗与机组发电煤耗均有明显降低。新建电厂设计低温省煤器系统，对建成电厂进行低温省煤器系统改造，是电厂热系统节能降耗的有效方法，可大力推广应用。

　　一、锅炉运行高温问题分析

　　在燃煤电厂热系统设计方案中，排烟温度大多设置在115～140℃，但实际运行中，排烟温度平均值可达到150℃左右，远远高于设计值。高温烟气不经热量回收利用而直接排出，造成大量热量损失，导致锅炉热效率降低，锅炉机组运行期间的发电标准煤耗明显增加。高温尾气不仅增加燃煤电厂燃料成本，同时不符合节能减排政策，浪费燃料，增加污染物排放。随着电力供求矛盾的逐步缓减，新电厂不断投运，高能耗燃煤发电企业的生产和发展将受到限制，其经营形势变得更加严峻，将面临激烈的竞争。而通过尾部烟道加装低温省煤器回收利用高温排烟余热，是提高机组的经济性的重要途径之一，可有效提高发电企业的市场竞争力。

　　1、尾部受热面积灰

　　经过实地检查，炉高、低温过热器积灰严重，管子外表面已基本被积灰覆盖，在管壁上有一层灰垢，较难清理;省煤器管排迎风面积灰较轻、松散，背风面积灰粘性较大。

　　2、受热面布置原因

　　对比锅炉热力计算表与运行参数，发现二次风空预器前后烟气温降与设计值偏差较大，二次空预器设计烟气温降为76.3℃，而实际温降只有20℃。同时，按热力计算书提供的各受热面进、出口烟气温度计算的各受热面烟气焓降与计算书提供的传热量相差较大，可能是由于热力计算失准，受热面布置不合理导致的。

　　二、低温省煤器节能原理

　　低温省煤器加装在尾部排烟通道中，并与回热加热系统相连，构成汽轮机热力系统的一部分。发电厂热力系统正常运行过程中，低压回热系统中的凝结水全部或部分进入低温省煤器。由于凝结水温度低于烟气温度，在低温省煤器中发生热量交换，高温排烟中的余热被流经低温省煤器的凝结水吸收，送入低压回热加热器。通过这种方式，回收利用锅炉排烟余热，提高低压回热系统凝结水温度，提升锅炉效率，降低汽轮机热耗率和发电煤耗率，实现能源节约，产生巨大的环境效益和经济效益。

　　三、低温省煤器对机组影响分析

　　低温省煤器可布置在除尘器入口、除尘器出口或引风机出口，省煤器高温段和低温段串联连接，每个烟道布置1台低温省煤器，通过烟气控制系统调节进入低温省煤器的水量、水温。

　　1、低温省煤器提升锅炉效率

　　低温省煤器是工业锅炉、电站锅炉、余热锅炉尾部出来的烟气的余热回收设备。以锅炉为分析主体，尾部烟道按照低温省煤器能有效降低锅炉排烟温度，减少锅炉排烟损失。根据热力学原理，尾部烟气余热被回收，用于加热锅炉给水，提高锅炉给水温度，可提高锅炉效率，从而降低了机组发、供电煤耗。

　　2、低温省煤器降低汽轮机热耗率

　　以汽轮机为分析主体，锅炉效率假设恒定，低温省煤器从烟道尾气吸收排烟热量计为锅炉的余热，作为纯热量加入汽轮机的抽汽回热系统，对各级回热加热器的凝结水进行加热，将排挤的抽汽返回至汽轮机做功，从而使机组获得等效焓降增加。可见，水平烟道加装低温省煤器产生的效应为汽轮机热耗率降低，其收益为投运低温省煤器后汽轮机热耗率降低值。

　　3、低温省煤器降低凝汽器真空度

　　以凝汽器为分析主体，尾部水平烟道加装低温省煤器后，汽轮机低压加热器抽汽受到排挤，会引起排气流量增加，凝汽器真空下降，汽轮机热耗、发电煤耗有所增加，同时发电功率有所降低。但是，凝汽器真空下降引起的负效应与排挤抽汽多做的功所带来的正效应相比小得多。所以，加装低温省煤器后的累积效应是有效降低汽轮机热耗与机组发电煤耗，节能效果明显。

　　四、低温省煤器节能效益计算与分析

　　在锅炉尾部烟道中加装低温省煤器，利用烟气加热回热系统中的凝结水，可提高锅炉综合效率，同时将排烟温度降低到102℃，实现烟气余热的深度回收，大幅度降低脱硫塔入口烟温，减少脱硫系统水耗，从而提高机组整体热经济性。

　　1、等效焓降法

　　根据等效焓降法原理，汽轮机各级抽汽的等效焓降H j和各级回热器的抽汽效率ηi分别为:

　　式中:Q d—低压省煤器回收的低温烟气余热，kJ;D 0—新蒸汽流量，kg。当低压省煤器并联布置时，假设低压省煤器与第n到第m-1级回热器并联，机组获得等效焓降增加量ΔH为:

　　式中:q—原汽轮发电机组的热耗率，kJ/kWh;ηp—管道效率，%;ηb—锅炉效率，%。

　　2、节能效益计算及分析

　　文中以CLN600-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式汽轮机为研究对象，视锅炉热效率恒定为92.5%，管道效率为97%。在汽轮机额定工况(TRL工况)下，低温省煤器与6号低压加热器、7号低压加热器连接示意图如图1所示。

　　按等效焓降法计算TRL工况下热耗率降低值和发电标煤耗降低值，各项参数均取CLN600-24.2/566/566型汽轮机热力特性资料，加装低温省煤器节能效益计算结果如表1所示。

　　低温省煤器连接方式如图1所示。7号低压加热器进口和出口处将全部凝结水引入低温省煤器，所以回热系统中6段和7段抽汽量减少，其中7号低压加热器抽汽量减低至16374kg/h。汽轮机排汽量增加，主要是来自加装低温省煤器后，7号和6号低压加热器抽汽减少量。

　　由表1可见，低温省煤器能够有效回收排烟余热，增加机组出力，汽轮机增发功率约为1800kW。安装低温省煤器后汽轮机热耗与机组发电煤耗均有明显降低，汽轮机热耗降低约22kJ/kWh，机组发电煤耗降低约0.8g/kWh。

　　综上所述，根据电厂热系统特点，在尾部烟道适当位置加装低温省煤器，能够使排烟温度得到合理的控制，有效回收尾部高温烟气余热。

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