低压省煤器系统的传递特性

王炳琴，孙树华，王炳莉，厉　广，黄志源

( 1.乐山职业技术学院 机械工程学院，四川乐山614000; 2. 华能日照电厂，山东日照276826；3.华电郑州机械设计院有限公司，河南郑州450000)



王炳琴1，孙树华2，王炳莉2，厉广2，黄志源3

( 1.乐山职业技术学院 机械工程学院，四川乐山614000; 2. 华能日照电厂，山东日照276826；3.华电郑州机械设计院有限公司，河南郑州450000)

摘要：依据传递原理建立了锅炉低压省煤器传递分析模型。根据传递评价准则，定义了传递过程流密度的概念。结合等效焓降原理，推导出串、并联低压省煤器系统的焓降流密度计算式，并以某国产680 MW发电机组为例，进行了传计算。结果表明，排烟温度降至95℃，供电煤耗降低了1.75 g/kW·h,节能效果明显。低压省煤器回水接入系统的位置对节能影响较大，为低压省煤器优化提供借鉴。

关键词：低压省煤器；传递；流密度；等效焓降；余热利用

0引言

现役火电机组中锅炉排烟温度普遍维持在125～150℃左右[1～3]，排烟带走的热量可达电站全部输入燃料热值3%～8%，严重影响着机组效率。在电厂中增设低压省煤器系统，利用烟气余热加热回热系统中的凝结水，排挤汽轮机抽汽返回汽轮机内继续膨胀做功，可以有效降低排烟温度，提高机组的经济性[4]。国内某电厂680MW机组年平均排烟温度约为120 ℃，夏季最高排烟温度约为140 ℃，排烟热损失较大，通过低压省煤器将排烟温度降低至95 ℃，有效利用烟气中的余热，具有很好的节能效益。

1低压省煤器系统简介

低压省煤器系统示意如图1所示，一般被安装在锅炉尾部烟道电除尘器之前。

图1　低压省煤器系统的连接简图

低压省煤器内部流动的是凝泵出口的低压凝结水，壳侧为烟气，水侧压力较低，故称低压省煤器。该系统入口冷却水温度设计为可调式。基于热平衡原理，冷却器入口水来源为二部分：8号低加入口处设置取水口；6号低加入口处设置取水口。为保证系统低负荷运行的稳定性及灵活调整低压省煤器进口水温，在低压省煤器进、出口之间设置再循环泵系统。不同工况下选用不同的取水口组合方式实现实时调节低压省煤器入口水温的目的，混合后得到满足低压省煤器入口水温要求的循环冷却水后进入低压省煤器吸热，依据温度匹配之原则，出口循环冷却水由5号低加入口处引回回热系统。由于要严格保证电除尘器入口烟气温度为95 ℃的需要，冷却器出口循环水温度将高于原热平衡图设计的入口水温，从而使得5号低加与低压省煤器是串联布置，而8、7、6号低加与烟气冷却器则是并联布置。在不同的工况下，取水方式不同，水流量不同，入口水的温度变化较大，对系统的节能量的影响很大。

图2　低压省煤器系统的传递模型

(1)

(2)

(3)

图3　回热子系统的传递模型

当汽轮机入口主蒸汽流量为D0(kg/s)时，相应1kg新蒸汽的份额为：

(4)

(1)低压加热器的等效焓降：

由公式(4)可知，从8号低加入口引出m8(kg/s)的凝结水，排挤抽汽做功为零。

从7号低加出口引出m7(kg/s)的凝结水，系统损失的能量为：

经低压省煤器加热后，(m8+m7)(kg/s)的凝水进入6号低加出口，排挤抽汽做功为：

式中：τr为NOr加热器中1kg水的焓升，kJ/kg；ηr为NOr加热器的抽汽效率，%。

(5)

式中：ΔHi为NOi加热器中排挤抽汽返回汽轮机做功，kJ/kg；Ai为NOi加热器的面积，m2。

排烟余热按照其品位高低分级利用在ηx-ηm之间相应的能级上。就余热利用而言，这是一种最佳的利用形式，充分利用了热系统拥有多个能级的特点，实现了排烟余热的梯级利用。

3发电煤耗节省量计算

(1)装置热经济性相对提高：

式中：δηi为装置热经济性，%；ΔH、H为新蒸汽等效热降及其增量,kJ/kg。

(2)热耗率降低Δq按下式计算:

式中: q为机组热耗率，kJ/(kW·h)。

(3)供电标煤耗节省量Δbb按下式计算:

式中: b为机组热耗率，g/(kW·h)。

4计算结果分析

表1　烟气侧低压省煤器

表2　回热子系统Ⅱ的传递计算

表3　典型工况下机组的传递计算

图4　回热子系统流密度

图5　低压省煤器系统效果分析

(3)由表3、图5可知，随着负荷升高，吸收的余量愈大，获得的收益越大，系统的节能量也越大，可见，高温高压热源比低温低压热源转换潜力大，说明温度高的热能品位高，从能量转换的基本定律出发，采用能量梯级利用方法来分析能源结构，优化能量利用方式，可减少能量品位的浪费，达到节约能源、提高能源使用效率的目的。

(4)低压省煤器布置在空预器后，除尘器之前的烟道内，可以减少烟气体积，飞灰比电阻降低，可大大提高除尘器的收尘性，可实现更高的除尘效率。但是，必须确保受热面不出现烟气冷凝及低温腐蚀现象。所以，烟气出口的温度控制在95℃。

5结论

参考文献:

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Exergy Transfer Characteristics of the Low Pressure Economizer System

WANGBingqin1,SUNShuhua2,WANGBingli2,LIGuang2,HUANGZhiyuan3

(1.LeshanVocationalandTechnicalCollege,Leshan614000,China;2.HuanengRizhaoPowerPlant,Rizhao276826,China;3.HuadianZhengzhouMechanicalDesignInstitute,Zhengzhou450000,China)

Abstract：Based on the exergy transfer principle, the exergy transfer analysis model with low pressure is established, which is more economical. In the light of engineering exergy transfer evaluation criterion, the process of exergy transferring and its flux are given. Based on the equivalent enthalpy drop method, the formula for the enthalpy drop and the exergy flux had been deduced. An exergy transfer analysis for a 680MW unit is made as an example, and the results show that, the exhaust gas temperature can reach 95℃ with the unit coal consumption rate reduced by 1.75 g/kwh. the goal of energy saving had been achieved and it provides references for further improvement of the system.

Keywords：low pressure economizer; exergy transfer; exergy flux; equivalent enthalpy drop method; waste heat utilization

收稿日期：2016-03-20

作者简介：王炳琴(1978-),女，讲师，主要从事机械力学、火电厂大型设备及节能研究，E-mail：wbq1018@tom.com。

中图分类号:TK223

文献标识码:A

DOI:10.3969/j.issn.1672-0792.2016.05.012