锅炉汽水系统热平衡法对余热利用的计算

乔金增

（内蒙古福城矿业公司，内蒙古 鄂尔多斯 016215）

0 前言

锅炉烟气余热深度利用采用不同余热回收方式适用于不同环境。在各种余热回收方式中使用换热器替代原有湿法石灰石-石膏烟气脱硫系统中的烟气-烟气换热器(GGH)回收原烟气部分热量,该方案是各种余热回收方式中最直接、最易行的方案。

对于烟气余热加热汽水系统凝结水的余热利用方式,烟气余热加热凝结水始、末温度的不同,加热凝结水所在的低压加热器的不同以及余热利用系统与凝结水系统串并联集成方式的不同都会带来显著的节能差异,因此根据实际工况、余热利用出口温度的不同合理选择余热利用集成方式也尤为重要。

本文首先对热力学的等效恰降法进行了介绍,分析提出了汽水系统热平衡法,并根据传热学相关知识提出了系统集成的限制条件,对不同烟气余热利用系统集成方式进行了分析计算,从而分析了不同烟气余热利用集成方式的节能效果。为不同情况下集成方式的选取和下文分析提供了依据和基础。

1 汽水系统热平衡法计算余热利用节能效果

汽水系统热平衡法即将烟气余热深度利用系统对原有锅炉汽水系统结构的改变引入原汽水系统热平衡计算中,通过对整个汽水系统的热平衡重新计算得出余热利用的节能效果。

（1）余热回收系统加热凝结水流量：

式中：Dd——加热凝结水流量(kg/h)；

Hout——余热回收换热器出口凝结水焓值(此处为回收系统加热水流入凝结水管路接点洽值计算式,非定值)(kJ/kg)；

hin——余热回收换热器进口凝结水恰值(凝结水流入余热回收系统处恰值计算式,非定值)(kJ/kg)

（2）汽机侧低压加热器凝结水流量：

Ddj=Dc-Dd

式中：Ddj——汽机侧低压加热器凝结水流量(kg/h)；

Dc——原系统凝结水流量(kg/h)。

将式以上两个公式带入原汽水系统热平衡计算中,即可计算得出烟气余热利用系统加入原汽水系统后锅炉的功率。根据燃煤量计算得出煤耗变化量。

式中：B——燃用标煤量(t/h)；

Peo——原系统发电功率(MW)；

Pel——加入余热利用系统后发电功率(MW)。

2 凝结水系统对余热利用系统的约束

烟气余热利用烟气向介质凝结水放热,受到传热的限制：

式中，Tpy——排烟温度(℃)；

Tyy——原烟气排烟温度(℃)；

Tin——余热回收换热器凝结水入口温度(℃)；

Tout——余热回收换热器凝结水出口温度(℃)。

3 余热深度利用节能潜力的深度分析

锅炉余热深度利用节能效果直接受到排烟温度的影响,随排烟温度的变化,余热回收系统可用热量发生变化,节能效果差异较大；然而烟气拾值变化表征的是可用热量的最大值,热量的实际利用效果同样受到传热效果的影响,随换热损失增加而减小,并受到汽水系统连接方式和低压加热器温差的限制。

4 小结

4.1 低温烟气余热利用传热过程受到热介质烟气最低温度必须高于冷介质余热回收换热器凝结水入口温度；最高温度高于余热回收换热器凝结水出口温度；并联接入凝结水系统时,余热利用系统加热凝结水流量必须小于等于汽水系统凝结水总流量。

4.2 低温烟气余热回收系统与汽水系统的集成受到凝结水温度和流量等因素的限制,回收热量受到换热器效率的影响,不同的集成方式也同样会带来不同的节能效果,在满足限制条件的情况下尽量加热前一级加热器,替代前一级抽汽能带来更好的节能效果。

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