烟气余热利用途径的经济性分析

烟气余热利用途径的经济性分析

一般来说，电站炉的排放量很高，这会导致很大的排放热量损失。利用尽可能多的天然气热量可以有效减少煤炭消耗，提高能源效率。为减少排烟损失,前苏联某电厂在锅炉对流竖井下部设置了低温省煤器以加热热网水。德国SchwarzePumpe电厂2×800MW褐煤发电机组在静电除尘器和烟气脱硫塔之间加装了烟气冷却器,利用烟气加热锅炉凝结水,其原理与低温省煤器相同。日本常陆那珂电厂采用水媒管式GGH(烟气-烟气换热器),烟气放热段GGH布置在静电除尘器上游,烟气被冷却后(温度在90~100℃)进入低温除尘器,烟气加热段的GGH布置在烟囱入口,由循环水加热烟气。我国外高桥电厂三期2×1000MW机组进行了低温省煤器改造,低温省煤器布置在引风机后脱硫装置前,其节能效果明显。本文通过技术和经济性分析,研究了烟气余热的利用潜力,并通过数据量化了烟气余热利用的实际效果。1关于气体泄漏的配置1.1凝结水供热系统高温烟气离开锅炉后依次经过空气预热器、静电除尘器和引风机,进入脱硫区域内,最终烟气经增压风机增压后进入到烟水换热器内。从某低压加热器(低加)进口引出的凝结水在烟水换热器内吸收排烟热量,降低排烟温度,凝结水被加热、升温后再返回到低加系统,在该低加出口与其余凝结水汇集进入下一级低加。烟气热量通过烟水换热器补偿到回热系统中,将排挤部分汽轮机的回热抽汽,减少了回热系统对低压缸的抽汽,该排挤抽汽将从抽汽口返回汽轮机继续膨胀做功。因此,在机组运行条件和汽轮机进汽量不变的情况下,进入低压缸做功的蒸汽量增加,从而提高了机组运行经济性。目前,加热凝结水方案有直接加热、间接加热和2级加热3种,其中直接加热系统应用最多。间接加热系统考虑到低温省煤器的运行条件较差,因此在直接加热系统的基础上又设置了一套板式换热器,从而保证低温省煤器的泄漏不会影响主凝结水系统。2级烟气换热器的第1级烟气换热器布置在除尘器入口,第2级烟气换热器布置在脱硫塔入口,利用烟气余热加热凝结水。采用2级余热利用,不但能够利用烟气余热提高机组经济性,同时还可提高除尘器的收尘能力。2级烟气换热器流程如图1所示。1.2非采暖期可增加供热设备的可选择性供热机组可利用烟气余热加热热网水,以减少采暖抽汽、增加发电量、降低煤耗。在冬季采暖期,此方案的节能效果比加热凝结水更好,但是在非采暖期将造成设备停运。因此,供热机组可以同时设置加热凝结水系统(夏季)和加热热网水系统(冬季)。此外,闭式换热低温省煤器加热冷风系统取消了传统暖风器,可减少辅助蒸汽用量;闭式换热低温省煤器加热脱硫净烟气系统取代了回转式GGH,提高了脱硫烟囱的排烟温度。2增加风机能耗,降低热耗假定某机组低温省煤器并联到6号低加,必将排挤6号低加的部分抽汽,使其继续在汽轮机后级做功。从热量转换的角度考虑,最终少抽的蒸汽不再进入汽轮机做功,而转化为减少产气量,进而减少燃煤量,因此不再考虑这部分蒸汽对汽轮机低压缸效率的影响。排挤的6号低加抽汽做功为:式中:P′为抽汽减少产生的功,kW;Qn为减少的抽汽量,t/h;Hn为抽气焓值,kJ/kg;He为排汽焓值,kJ/kg。由于安装低温省煤器及凝结水加压泵产生的低温省煤器阻力所引起的引风机功耗增加为:式中:P1为阻力造成的电功率增加值,kW;Q为锅炉排烟量,m3/h;ρ为烟气密度;η为引风机效率,%;p为低温省煤器阻力,Pa。扣除凝结水加压泵和引风机电耗,得到增加低温省煤器的净收益P为:式中,P2为凝结水加压泵功率,kW。式中:ΔH为增加低温省煤器降低的热耗,kJ/kg;H为汽轮机热耗,kJ/(kW·h);P0为汽轮机铭牌功率,MW。机组降低煤耗Δb为:式中:ηb为锅炉效率,%;ηg为管道效率,%。式中:Pm为标煤价格,T为年利用小时数。以河北省电力勘测设计研究院设计完成的唐山西郊三期扩建2×350MW机组为例分析烟气余热利用系统的经济效益。该机组采用加热凝结水方案,凝结水从轴封加热器出口引出,经过低温省煤器后回到6号低加。该烟气余热系统可加热50%流量的凝结水,因此7号、8号低加抽汽量将减少50%,其中8号低加抽汽量减少15.24t,7号低加抽汽量减少15.1t。根据汽轮机THA工况热平衡图可知,7号低加抽汽焓值为2678.4kJ/kg,8号低加抽汽焓值为2529.4kJ/kg,汽轮机排汽焓值为2358.6kJ/kg。增加烟气余热利用系统可回收的做功为:由于增加低温省煤器,导致引风机功率增加为:系统配置凝结水循环泵功率为105kW,则烟气余热利用系统的净收益功率为:根据汽轮机热平衡图,折算得到热耗降低值为:降低的煤耗为:全年2台机组可节约购煤费用Y=1.364×2×350000×10-6×650=341.3万元。该机组采用加热凝结水方案烟气余热利用系统经济性计算结果见表1。3烟气余热利用系统经济效益烟气余热利用是目前国内火电机组节能降耗的有效手段,可达到降低排烟温度、节能降耗及提高机组热经济性的目的。采用烟气