大容量燃褐煤鍋爐的煙氣余熱利用分析
若對大容量火力發(fā)電廠(chǎng)660MW級燃煤鍋爐增設煙氣余熱換熱器回收煙氣余熱，提高機組的熱經(jīng)濟性和增加的投資，需要在引風(fēng)機出口匯合煙道前裝設煙氣余熱換熱器，回收的熱量加熱凝結水，進(jìn)入回熱系統，可提高全廠(chǎng)熱效率0.16%，機組發(fā)電標煤耗率降低1.0g/kWh，實(shí)現節能減排的目的。
大部分燃用褐煤的機組將煙氣余熱換熱器布置在吸收塔入口，煙氣余熱換熱器將煙氣溫度從約160℃降低到約100℃后進(jìn)入吸收塔，煙氣用來(lái)加熱凝結水。煙氣余熱換熱器實(shí)際上起到管式GGH加熱器中煙氣冷卻作用。煙氣經(jīng)過(guò)除塵器后，煙氣含塵濃度已經(jīng)小于30mg/Nm3，煙氣余熱換熱器處于低塵區工作，因此，飛灰對管壁的磨損程度已大大減輕。由于煙氣中的堿性顆粒幾乎被除塵器捕捉，煙氣余熱換熱器出口的煙氣帶有酸腐蝕性。但是由于其布置位置在除塵器及引風(fēng)機之后，煙氣不會(huì )對這些設備造成腐蝕。由于吸收塔內本來(lái)就是酸性環(huán)境，煙氣離開(kāi)吸收塔時(shí)溫度約為46℃，脫硫區域已進(jìn)行了防腐處理。因此，該布置方案腐蝕較少，通常采用該種煙氣余熱換熱器布置方案。
汽輪機回熱加熱系統擬采用煙氣余熱換熱器和低加并聯(lián)的方案。根據汽輪機廠(chǎng)提供的660MW(THA)工況下的熱平衡圖，7號低加出口凝結水溫度為100℃，6號低加出口凝結水溫度為121.9℃，煙氣余熱換熱器出口的煙氣溫度約100℃和7號低加出口凝結水溫度相近，因此，本方案將經(jīng)煙氣余熱換熱器后的凝結水接至7號低加出口凝結水管道?？紤]到煙氣余熱換熱器的換熱效率及避開(kāi)鋼材的敏感腐蝕區，系統設置調節旁路，保證煙氣余熱換熱器的進(jìn)水溫度不小于60℃。凝結水側設置兩臺增壓泵，一運一備，變頻控制。
1、熱平衡計算
（1） 煙氣余熱換熱器換熱計算
660MW機組在THA 況下，根據鍋爐廠(chǎng)資料，鍋爐空預器出口煙溫(修正后)為125℃，，考慮引風(fēng)機溫升，引風(fēng)機出口煙氣溫度約為126.9℃。軸封加熱器出口約278.6t/h，33.6℃凝結水進(jìn)入煙氣余熱換熱器加熱后溫度提升為100℃后，進(jìn)入7號低加出口的凝結水管道。
（2） 機組熱平衡計算
同時(shí)由于換熱器煙氣阻力增加，引起引風(fēng)機軸功率增加，以及增加凝結水煙氣余熱利用裝置水泵耗功。同時(shí)由于278.6 t/h凝結水經(jīng)煙氣余熱換熱器換熱，減少了7段和8段抽汽量，在機組額定功率不變的情況下，減少了機組的進(jìn)汽量，機組熱效率提高0.16%，發(fā)電標煤耗率降低1.0 g/kWh。
機組尾部煙道安裝煙氣換熱器后，會(huì )增加煙氣阻力和工質(zhì)阻力，相應地會(huì )增加引風(fēng)機和水泵的功耗。采用定功率法，經(jīng)計算主蒸汽量降低7.36t/h，相應輔機功率下降約160 kW，扣除該部分后總能耗增加值為341 kW，扣除輔機耗功后節省標煤量為0.84 g/kWh。
2、技術(shù)經(jīng)濟性分析
（1） 熱經(jīng)濟性分析
根據熱平衡和熱經(jīng)濟性計算結果，由于換熱器煙氣阻力增加，引風(fēng)機軸功率增加，凝結水側增加水泵耗功。同時(shí)由于278.6t/h的凝結水經(jīng)煙氣余熱換熱器換熱，減少了7段和8段抽汽量。綜合計算，機組熱效率提高0.16%，發(fā)電標煤耗率降低1.0g/kWh。由于設置了旁路系統，機組需增加兩臺增加泵，一運一備，每臺泵功率約36kW。
另外，由于煙氣余熱換熱器后煙氣溫度降低，脫硫塔內噴水減溫用水量減少。加裝煙氣余熱換熱器前，脫硫系統工業(yè)水耗量約110t/h，加裝煙氣余熱換熱器后工業(yè)水耗量約為80t/h，節約水量約30t/h。
（2）系統投資
根據660MW機組工程的設計參數，經(jīng)與廠(chǎng)家初步溝通，整個(gè)煙氣余熱換熱器系統包含設備及管道等在內，每臺機組增加費用約1050萬(wàn)元。
（3） 經(jīng)濟性分析結果
標煤價(jià)按750元/t，水費1.5元/t，機組年利用小時(shí)數5500h，全年發(fā)電量不變。機組采用煙氣余熱換熱器后，由于機組發(fā)電標煤耗率降低1.0g/kWh，扣除輔機耗功后節省標煤量為0.84 g/kWh，機組全年節約燃煤采購成本約228.7萬(wàn)元，即：
660MW×0.84g/kWh×5500h×750元/t=228.7萬(wàn)元。
機組工業(yè)水用量減少30t/h，全年節約水費用約24.75萬(wàn)元，即：30 t/h×5500h×1.5元/t=24.75萬(wàn)元。
根據與廠(chǎng)家溝通的結果，由于設備壽命約為55000h，設備到期后需有60%的設備更換量，因此設備年檢修維護費用約為51萬(wàn)元。
綜合以上數據計算，投資回收期約為6.9年。
綜上所述，采用煙氣余熱加熱凝結水，能回收煙氣的余熱，提高機組效率，實(shí)現節能減排的目的。如果裝設煙氣余熱換熱器可提高全廠(chǎng)熱效率0.16%，每臺機組增加投資約1050萬(wàn)元，全年節省運行費用202.45萬(wàn)元，投資回收期約為6.9年。隨著(zhù)機組運行后鍋爐排煙溫度的升高，機組節省的年運行費用將大大增加，投資回收年限降低。
