火力发电厂烟气余热梯级利用系统节能量计算方法-编制说明

《火力发电厂烟气余热梯级利用系统节

能量计算方法》（征求意见稿）编制说明《火力发电厂烟气余热梯级利用系统节能量计算方法》编制课题组2018年9月TOC\o"1-5"\h\z标准涉及到的主要试验情况4本规范与现行有关标准、规范的关系4贯彻标准要求及措施建议4代替或废止现行标准的建议4采用国际标准和国外先进标准情况4标准名称与计划项目名称发生变4重要技术内容的解释和其它应予说明的事项410标准中所涉及专利情况的说明42018年6月,行算例计算研究。20182018年6月,行算例计算研究。2018年9月，及修订工作。2018年10-11征求意见稿初稿。2018年12月,针对征求意见稿初稿和典型算例，组织编制审查组开展了审查讨论月，针对修订稿和典型算例，进行了两次讨论修改，最终形成规范征求意见稿提交中电联节能标准化技术委员会，对外征求意见。1工作概况任务来源火力发电厂烟气余热梯级利用系统在近些年新建项目和改造项目中广为应用，尤其是二次再热机组新建项目中已经成为标配装置。从已实施和在建设实施的具体项目看,该类型系统复杂程度不一，投资差异也较大，而且其节能量收益计算一直是业内存在较大争议的问题，主要原因就是目前尚无相关相关行业标准作为参考。本规范的制定，将为指导烟气余热梯级利用系统节能量设计计算和运行评价,优化设计选型和科学界定节能量收益，进而规范行业内烟气余热梯级利用技术的推广应用，提供标准依据。根据中电联标准化管理中心及电力行业节能标准化技术委员会的工作安排，由中国大唐集团科学技术研究院有限公司、西安热工研究院有限公司、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、山东电力工程咨询院有限公司、东方汽轮机有限公司、大唐环境产业集团股份有限公司等单位联合成立编制工作组，负责制定编写电力行业标准《火力发电厂烟气余热梯级利用系统节能量计算方法》。2017年9月，国家能源局下发《关于下达2016年能源领域行业标准制（修）订计划的通知》（国能综通科技[2017]52号），本规范制定计划编号为能源20170545,并由电力行业节能标准化技术委员会归口管理。编制过程的说明（1）参编单位本规范由中国大唐集团科学技术研究院有限公司负责牵头起草，其他起草及参编单位有：西安热工研究院有限公司、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、山东电力工程咨询院有限公司、东方汽轮机有限公司、大唐环境产业集团股份有限公司。（2）主要起草人本规范主要起草人为：张振华、施延洲、夏良伟、姚啸林、姬锋军、孟桂祥、宋宝军、张晓东、雷晓龙、刘岩、冯玉滨、叶欢、翟璇、赵文波、万逵芳、周雅君、杜未、张国柱、刘忠秋（3）起草人工作及主要编制过程2017年9月，中电联节能标委会下发《关于节能标委会2017年电力行业及中电联团体标准制（修）订计划时间安排的通知》（节标委函（2017）18号）。2017年10月，中国大唐集团科学技术研究院有限公司作为起草负责单位，在北京组织召开了《火力发电厂烟气余热梯级利用系统节能量计算方法》编制工作启动会，成立了编制组，明确了分工，制定了工作计划，讨论了编制大纲的编写内容，明确了编制原则、编制计划。2017年11月-2018年1月，根据编制工作需要，组织编制组成员对已经实施和在建的火电厂烟气余热梯级利用系统项目进行了收资和调研。收资及调研目的是全面了解当前烟气余热梯级利用系统类型、设计方案、计算方法、实际运行效果和存在的问题,以便于今后相关标准规范的编制和执行。完成规范征求意见稿的初稿，并针对典型烟气余热梯级利用系统进2 编制原则及确定主要内容的论据2.1规范制定原则（1）规范编写格式按照GB/T1.1-2009《标准化工作导则第一部分：标准的结构和编写规则》、DL/T600-2001《电力行业标准编写基本规定》中规定和要求进行编写。（2）以火电厂烟气余热梯级利用系统的实际工程项目经验为基础，总结工程项目方案论证、设计计算及运行效果评价等共性问题和个性问题，以确保规范的指导性。（3）以现行火电厂设计规范、性能试验规程等行业标准、规范作为编制参考，并兼顾ASEM相关技术标准，以确保规范的可执行性及规范之间的协调性。（4）满足规范的技术先进性、方法合理性、计算科学性，以规范火电厂烟气余热梯级利用系统项目工程的设计计算、方案选型和运行效果评价工作。2.2确定主要内容的论据《火力发电厂烟气余热梯级利用系统节能量计算方法》以规范该类型系统的节能量设计计算方法和工程设计选型为目的。本规范规定了火电厂烟气余热梯级利用系统设计选型过程中，应包含的系统参数及技术指标、节能量计算边界及原则、节能量计算方法等要求，区别于试验规范、施工规范等。本规范只涉及与火电厂烟气余热梯级利用系统节能量计算相关的范围，由7个章节和2个附录组成，包括：范围、规范性引用文件、术语和定义、总则、烟气余热梯级利用系统参数及技术指标、节能量计算边界及原则、节能量计算方法、附录A（资料性附录：典型算例）。（1）系统参数及技术指标烟气余热梯级利用系统参数，主要为该系统设计计算和方案选型论证中，必要的可测量的热力参数。烟气余热梯级利用技术指标，主要为该系统设计计算和方案选型论证中，必要的可对系统进行技术分析、计算、评价的热力参数。（2）节能量计算边界及原则1）烟气余热梯级利用系统的节能量和节能收益，应为机组整体系统的收益。但为简化计算和减少设计阶段工作量，根据大量工程项目经验，宜以节能收益划分为汽轮机侧、空预器旁路高低压省煤器换热量作为锅炉热损失为原则进行计算。2）计算边界划分烟气余热梯级利用系统的空预器高低压省煤器应纳入锅炉本体部分。汽轮机热耗率计算边界选取应符合GB/T8117或ASMEPTC6的规定。锅炉效率计算边界选取应符合GB/T10184或ASMEPTC4的规定。a）锅炉空气进口边界为空预器空气进口截面，对于烟气余热梯级利用系统，应为暖风器出口之后的空预器进口截面，如图1所示。b）锅炉烟气出口边界为空预器烟气出口截面，对于烟气余热梯级利用系统，应为与空预器旁路低压省煤器出口烟气混合后、低温省煤器之前的烟气出口截面，如图2所示。如除尘器前无低温省煤器，应为与空预器旁路低压省煤器出口烟气混合后、除尘器之前的烟气出口截面。c）低温省煤器与暖风器宜划分在锅炉效率计算边界之外。低温省煤器与暖风器之间通过闭式再循环水进行热量交换，改变空预器入口空气温度和影响锅炉效率。当低温省煤器与暖风器之间为等热量交换时，采用闭式再循环水；当不为等热量交换时，过剩热量可用于加热一部分凝结水。图1典型烟气余热梯级利用系统边界划分3)汽轮机侧收益计算，可以根据项目实际条件需要，选择“主汽流量不变而电功率、热耗率相应变化”或“电功率率不变而主汽流量、热耗率相应变化”其中之一方法。(a)机组主汽流量不变条件下，由于烟气余热回收，造成发电功率、热耗率相应变化。在此原则下，应用烟气余热梯级利用系统后，由于节能效果将导致发电功率增加、热耗率降低，机组煤耗率降低但锅炉煤耗量不变。此方法计算工作量相对较少，但是选型不确定度相对较大。(b)机组发电功率不变条件下，由于烟气余热回收，造成主汽流量、热耗率相应变化。在此原则下，应用烟气余热梯级利用系统后，由于节能效果将导致主汽流量降低、热耗率降低，进而将影响锅炉烟气侧换热量，导致烟气余热量下降，进而导致热耗率升高和节能量减少。应根据主汽流量、热耗率变化进行循环寻优计算。最终结果是煤耗率降低、煤耗量也降低。此方法计算工作量较大，但选型不确定度较小。(c)设计选型计算，应根据工程边界条件和实际项目需要，选取上述相应方法。4)锅炉效率计算，空预器旁路高低压省煤器划分为锅炉本体侧，锅炉烟气侧出口应为空预器出口烟气与旁路出口烟气混合后、低温省煤器入口前烟气为界面，锅炉空气入口应为暖风器出口、空预器空气入口之间的界面。5)锅炉效率计算和汽轮机热耗率计算，边界选取和计算方法，应和相关国家标准、ASME技术标准衔接。(3)节能量计算方法1)在上述计算边界、计算原则确定之后，分别计算得到的锅炉效率、热耗率、电功率、厂用电率等变化量，进而进一步计算得到发电煤耗率、供电煤耗率变化率，即得到烟气余热梯级利用系统的整体节能量。2)采用“主汽流量不变而电功率、热耗率相应变化”原则计算时，由于烟气余热回收，造成发电功率、热耗率相应变化。在此原则下，应用烟气余热梯级利用系统后,由于节能效果将导致发电功率增加、热耗率降低，机组煤耗率降低但锅炉煤耗量不变。3)采用“电功率率不变而主汽流量、热耗率相应变化”原则计算时，由于节能效果将导致主汽流量降低、热耗率降低，进而将影响锅炉烟气侧换热量，导致烟气余热量下降，进而导致热耗率升高和节能量减少，此时为保证发电功率不变又要增加燃料量、主汽流量，结果又导致热耗率相对上升、节能量相对下降。因此，应根据主汽流量、热耗率变化进行循环寻优计算。(4)附录A典型算例以某百万超超临界一次再热空冷机组(1000MW/28MPa/600c/620℃)初步设计阶段的烟气余热梯级利用系统为例，系统简图如图A.1所示。该系统设置了空预器旁路高低压省煤器，加热机组高压给水和低压凝结水来回收高品位的烟气余热，并设置低温省煤器和一二次暖风器，用闭式循环水表面换热来加热锅炉冷一二次风和提高空预器进风温度，用以回收空预器后低温烟气余热。高低品位的烟气余热，经过高压给水和低压凝结水回收后排挤抽汽返回汽轮机做功，实现循环热效率提高和煤耗率降低的节能目的。通过分别计算该系统应用前、应用后的汽轮机热耗率、锅炉效率、发电厂用电率及其变化量等，计算得到应用前后的发电煤耗率，再根据发电厂用电率最终计算的得出供电煤耗率及其变化量，即得到应用该系统后的计算节能量。2.3确修订前后标准差异该标准属于新增制定标准，修订前后无标准差异。标准涉及到的主要试验情况本标准依据已有烟气余热梯级利用系统工程项目实际经验，充分考虑了设计计算、运行节能管理以及试验测试实施等可行性情况，适当借鉴了国内外相关的国家、行业、企业标准，在此基础上完成了本标准的起草工作。本规范与现行有关标准、规范的关系本规范为新制定标准。属于电力行业第一批火电厂烟气余热梯级利用类行业标准,编制参照现有火力发电厂设计规范、性能试验规程等行业标准、规范的规定、要求和行业内常引用的ASME相关技术标准，以及烟气余热梯级利用系统自身特点，提出了烟气余热梯级利用系统节能量计算的原则、方法和相关具体规定，并作为对现有标准、规范的补充。贯彻标准要求及措施建议建议本规范作为推荐性行业标准。由归口管理部门对本规范实施情况进行检查，发现问题及时反馈，确保本规范的贯彻实施。代替或废止现行标准的建议无。采用国际标准和国外先进标准情况汽轮机热耗率计算借鉴了ASMEPTC6的规定。锅炉效率计算边界选取借鉴了ASMEPTC4的规定。标准名称与计划项目名称发生变无。重要技术内容的解释和其它应予说明的事项无。10标准中所涉及专利情况的说明无。工作概况TOC\o"1-5"\h\z编制原则及确定主要内容的论据1标准涉及到的主要试验情况4本规范与现行有关标准、规范的关系4贯彻标准要求及措施建议4代替或废止现行标准的建议4