煙氣余熱利用的節(jié)能分析及計(jì)算方法

呂海生，耿文峰，席慶宇，李 強(qiáng)，郭 濤劉冠杰，江建忠，徐正泉，肖 平

(1.中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司，北京 102209；2.華能白山煤矸石發(fā)電有限公司，北京 134700；3.北京市低質(zhì)燃料高效清潔利用工程技術(shù)研究中心，北京 102209)

煙氣余熱利用的節(jié)能分析及計(jì)算方法

呂海生1，3，耿文峰2，席慶宇2，李 強(qiáng)1，3，郭 濤1，3劉冠杰1，3，江建忠1，3，徐正泉1，3，肖 平1，3

(1.中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司，北京 102209；2.華能白山煤矸石發(fā)電有限公司，北京 134700；3.北京市低質(zhì)燃料高效清潔利用工程技術(shù)研究中心，北京 102209)

響應(yīng)國家節(jié)能減排政策，煙氣余熱利用技術(shù)應(yīng)用發(fā)展迅速，利用方式及熱力系統(tǒng)大概分為三種，加熱凝結(jié)水、一二次冷風(fēng)和熱網(wǎng)循環(huán)水，熱力系統(tǒng)的不同節(jié)能計(jì)算方法也不同，本文提出了各方式的節(jié)能收益計(jì)算方法。

節(jié)能分析；計(jì)算方法

0 引 言

隨著國家節(jié)能減排政策的深入實(shí)施，煙氣余熱利用項(xiàng)目廣泛開展，余熱利用方式多種多樣，包括加熱凝結(jié)水、一二次冷風(fēng)和熱網(wǎng)循環(huán)水等，介質(zhì)不同，各利用方式熱力系統(tǒng)也不同，取得的經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算方法值得比較研究。因此，本文研究的煙氣余熱利用節(jié)能分析及計(jì)算方法意義重大。

1 煙氣余熱利用節(jié)能分析及計(jì)算方法

已運(yùn)行鍋爐機(jī)組實(shí)際排煙溫度往往高于設(shè)計(jì)值，新建機(jī)組排煙溫度設(shè)計(jì)值一般也高于130 ℃，因此，排煙余熱利用空間巨大。近年來，隨著煙氣余熱利用技術(shù)水平的提升，排煙溫度可以降低到90 ℃。煙氣余熱利用效益顯而易見，但必須保證煙氣余熱利用設(shè)備自身的可靠性，由此派生了多種熱力系統(tǒng)，具有代表性有三種：一、加熱凝結(jié)水的熱力系統(tǒng)；二、加熱一二次冷風(fēng)的熱力系統(tǒng)；三、加熱熱網(wǎng)循環(huán)水的熱力系統(tǒng)。下面論述各熱力系統(tǒng)節(jié)能效果的計(jì)算方法。

1.1 加熱凝結(jié)水

圖1

首先，制定回?zé)嵯到y(tǒng)熱力系統(tǒng)圖，分別計(jì)算各點(diǎn)焓值，比如#3加熱器排擠1 kg抽汽，則返回汽輪機(jī)的作功量等于：

(1)

簡化后：

(2)

(3)

(4)

熱耗率：q=dQ

(5)

式中:Nd為電功率；ηjx為機(jī)械效率；ηd為電機(jī)效率。

發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率：

(6)

式中:ηgd為管道效率；ηg為鍋爐效率。

1.2 加熱一二次冷風(fēng)

加熱一二次冷風(fēng)時(shí)，將煙氣余熱回收到了鍋爐內(nèi)，因此衡量經(jīng)濟(jì)效益的指標(biāo)是鍋爐效率，鍋爐效率除按GB10184標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算外，排煙溫度應(yīng)以煙氣余熱利用設(shè)備出口的排煙溫度為準(zhǔn)，即新排煙溫度txpy。

圖2

煙氣余熱利用后實(shí)際排煙溫度由原來的tpy變?yōu)樾碌呐艧煖囟萾xpy，排煙溫度降低后，鍋爐效率提高，鍋爐效率計(jì)算方法如下：

用反平衡法計(jì)算鍋爐效率，排煙損失：

(7)

當(dāng)采用煙氣余熱利用技術(shù)后，利用txpy代替tpy計(jì)算q2，由此鍋爐效率提高，鍋爐效率ηg=1-q2-q3-q4-q5-q6-q7，最終經(jīng)濟(jì)指標(biāo)發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率計(jì)算方法為：

(8)

1.3 加熱熱網(wǎng)循環(huán)水

加熱熱網(wǎng)水有兩種情況，一種是煙氣余熱利用設(shè)備與熱網(wǎng)加熱器串聯(lián)，另一種是煙氣余熱利用設(shè)備與熱網(wǎng)加熱器并聯(lián)，加熱后的熱網(wǎng)循環(huán)水直接對(duì)外供熱。

第一種情況：排擠汽輪機(jī)3段或4段抽汽，相比加熱凝結(jié)水方案汽輪機(jī)作功增加，衡量經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算方法為如2.1條所示的等效焓降法。

第二種情況：從熱側(cè)計(jì)算，即由熱價(jià)和對(duì)外供熱量計(jì)算經(jīng)濟(jì)收益。從煤側(cè)計(jì)算，即由供熱煤率和標(biāo)煤價(jià)計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益。

由煙氣余熱利用系統(tǒng)熱平衡計(jì)算可以得出熱網(wǎng)循環(huán)水吸熱量為Qrw(MW)，對(duì)外供熱熱價(jià)為Y(元/GJ)，供熱利用運(yùn)行小時(shí)數(shù)為h(小時(shí))，則經(jīng)濟(jì)效益等于3.6QrwhY(元)。

2 結(jié)束語

(1)煙氣余熱利用方式有加熱凝結(jié)水、加熱一二次冷風(fēng)和熱網(wǎng)循環(huán)水等，各利用方式的熱力系統(tǒng)不同，余熱利用經(jīng)濟(jì)性也不同。

(2)文中提出了各熱力系統(tǒng)的余熱利用經(jīng)濟(jì)性計(jì)算方法，加熱凝結(jié)水時(shí)采用等效焓降法計(jì)算，加熱一二次冷風(fēng)時(shí)采用計(jì)算鍋爐效率和標(biāo)準(zhǔn)煤耗率的方法，加熱熱網(wǎng)循環(huán)水時(shí)存在兩種情況，排擠熱網(wǎng)加熱器抽汽時(shí)采用等效焓降法，直接對(duì)外供熱時(shí)，計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益有兩種方法，一是從煤側(cè)來計(jì)算，一是從熱側(cè)來計(jì)算。

(3)提出的計(jì)算方法適用于各種煙氣余熱利用技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算。

Energy Saving Analysis and Calculation Method for Flue Gas Waste Heat Utilization

LV Hai-sheng1,3, GENG Wen-feng2, XI Qing-yu2, LI Qiang1,3, GUO Tao1,3,LIU Guan-jie1,3, JIANG Jian-zhong1,3, XU Zheng-liang1,3, XIAO Ping1,3

(1. Huaneng Clean Energy Research Institute, Beijing 102209, China;2. Huaneng Baishan Coal Gangue Power Generation Co. Ltd. Beijing 134700, China;3. Beijing Research Center of High Efficiency and Clean Utilization Engineering Technology for Low Quality Fuel, Beijing 102209, China.)

In response to the national energy-saving and emission reduction policies, The development is rapid of waste heat of flue gas utilization technology application, the thermodynamic system roughly divided into three kinds, which have kinds of heating condensation water, one or two cold wind and heat supply network circulating water, for different thermodynamic system energy saving calculation methods are different, this paper put forward the calculation method of energy-saving.

Energy saving analysis; Calculation method

2015-03-18

2015-04-10

呂海生(1979-)，內(nèi)蒙古赤峰人，高級(jí)工程師，主要從事清潔煤發(fā)電、節(jié)能及污染物控制技術(shù)研究，本文章依托“復(fù)合相變換熱器技術(shù)開發(fā)及節(jié)能、節(jié)水系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)研究”項(xiàng)目。

10.3969/j.issn.1009-3230.2015.05.010

TK229.3

B

1009-3230(2015)05-0027-03