关于烟气余热利用新方案设计计算

③ ⑥
tn
t8
ts8 P=5.57
ts6 P=1.57
烟囱
除尘系统 锅炉尾部受热面 空气预热二次 换热器烟气侧 空气预热三次 换热器烟气侧 空气预热四次 换热器烟气侧
脱硫系统
热能回收一次换热器
热能回收二次换热器
热能回收三次换热器
空气鼓风机
空气预热二次 换热器空气侧
空气预热三次 换热器空气侧
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空气预热四次 换热器空气侧
355 度的烟气从锅炉尾部受热面进入空气预热器，温度降低到 285 度，同时将 230 度的空气加热到 320 度。 285 度的烟气离开空气预热器后进入热能回收一次换热器， 将#1 高压加热器的部分疏水加热成 3.36MPa 的蒸汽， 同时温度降低
到 256 度。产生的蒸汽通入#2 高压加热器，取代部分 2 段抽气。 256 度的烟气再进入空气预热二次换热器，将换热器中热水温度由 176 度加热到 243 度，同时烟气温度降至 197 度。 197 度的烟气进入热能回收二次换热器，将#3 高压加热器部分疏水加热成 0.827MPa 的蒸汽，同时烟气温度降到 180 度。产生 的蒸汽通入除氧器，取代部分 4 段抽气。 180 度的烟气再进入空气预热三次换热器，将换热器中的热水由 111 度加热到 167.5 度。烟气温度降至 130 度。 130 度的烟气经除尘系统后再进入热能回收三次换热器，将部分#7 低压加热器凝结水出水加热至 104 度以上，温度降至 113 度。104 度以上的凝结水回到#6 低压加热器凝结水出口，以取代部分 6 段、5 段抽气。 113 度的烟气进入空气预热四次换热器，将换热器中热水由 38 度加热到 102 度，烟气温度降至 55 度。 空气管道中，空气预热器四次换热器将空气由 20 度加热到 92 度，空气预热三次换热器将空气由 92 度加热到 155 度，空气预 热器二次换热器将空气由 155 度加热到 230 度，230 度的空气进入空气预热器，温升到 320 度离开进入锅炉系统。 3. 相关参数选取 1） 、煤种：大同烟煤， （Mar：3.0，Aar：11.7，Car：70.8，Har：4.5，Oar：7.1，Har：0.7，Sar：2.2） 2） 、炉膛出口过量空气系数：1.2 ；炉膛漏风系数：0.05 ；制粉系统漏风系数：0.1 ；空气预热器漏风系数：0.1 3） 、空气水蒸气含量：0.01kg/kg 4） 、空气温升幅度：20~320 度 5） 、烟气进空气预热器温度 355 度 6） 、气体的定压比热容由下式确定： ；原煤水分含量：0.05kg/kg
Cmp a0 a1T a2T 2 a3T 3
（ 1）
其中： a 0 、 a1 、 a 2 、 a 3 ----实际气体定压比热容经验常数，
Cmp ----气体摩尔定压比热容（ J /( mol K ) ）
各成分气体的 a 0 、 a1 、 a 2 、 a 3 取值见下表。
物质 氮气 氧气 二氧化碳 水蒸气 二氧化硫
a0
28.9 25.48 22.26 32.24 25.78
a1 102
-0.1571 1.52 5.981 0.1923 5.795
a2 105
0.8081 -0.7155 -3.501 1.055 -3.812
a3 109
-2.873 1.312 7.469 -3.595 8.612
关于烟气余热利用新方案设计计算
1. 思路 实际运行中，进入脱硫系统前的烟气温度在 120~150 度。我们所能回收的余热就是这部分烟气所含的热能。很明显，如果直接利 用烟气余热加热凝结水，只能取代#5~#8 低压加热器部分抽气，获得的节能收益有限。这是因为烟气所含热能本身品位已经较低，进 入汽轮机热力系统后大部分热量将以冷源损失方式散失到环境中。 为了提高节能收益，我们把从进入空气预热器后到进入脱硫系统前这段利用烟气过程重新考察，并做了更优化的安排设计，使不 同温度下烟气所含的能量，做到最大程度上梯次利用，必要时甚至可以回收烟气中的部分硫酸。 大型电站锅炉所用的回转式空气预热器，通常把烟气温度由 360 度左右降到 120~150 度，同时将空气由 20 度左右加热到 300~340 度。烟气的热容量大约是空气的 1.3 倍。或者说，利用烟气加热空气，烟气每降低 1 度，空气预热器内空气温升 1.3 度左右。显然，在 空气预热器冷端，120 度以上的烟气加热仅 20 度左右的空气，存在巨大的传热损失。 烟气余热深度利用方案，就是将这部分传热损失充分利用起来的一个设计：分段加热空气，用温度尽可能低的烟气加热低温段的 空气，升温一定幅度后在采用与之温度匹配的烟气继续加热，尽可能减少它们之间的传热损失。假设我们可以将烟气从 120 度到 55 度 左右，很显然，由于烟气的热容量大于空气的热容量，期间会有部分温度较高的烟气热能存在富余。将富余的这部分温度较高的热能 回收至汽轮机热力系统，因为品位较高，所获得的收益也就十分明显了。这就是烟气余热深度利用系统的主体思路。 2. 系统图示
Pn hn
①
Pr8 h8
锅炉尾部受热面
⑤
Pr6 h6
②
Pr5 h5 t5 t4 Pr4 h4 t3 ts4 P=0.824 t=172 t=132 Pr3 h3 t2 ts3 t=104 ts2 Pr2 h2 t1 ts1 tsf6 Pr1 h1
Pr7 h7 t7 t6 ts7 P=3.36 t=240
4. 假设条件 1） 、不考虑烟气中灰尘所含热量。 2） 、不考虑酸露凝结时的放热。 3） 、涉及简单传热计算时，假设空气、烟气的热物理性质为常数。 4） 、不考虑换热器、管路散热损失。 5. 计算过程
请参考计算表格 实际运行中，烟气出空气预热器温度在 120~150 度，烟气进空气预热器温度在 340~370 度，空气进空气预热器温度在 20 度左 右时，出空气预热器的温度在 310~340 度。经计算，空气预热器中烟气的热容量大约是空气的 1.35 倍。 很显然，1.利用烟气余热加热空气的方式，由于空气热容量小于烟气，很难将空气进锅炉的温度再进一步升高，所以所获得的 收益甚微。2.直接利用烟气加热凝结水，由于烟气的温度已经较低，进入热力系统后大部分热量仍将以冷源损失掉，所以所获收益 也不明显。 通过详细考察空气、烟气的热容量，为了深度利用烟气余热，并将余热发挥出最大节能效果，采取如下措施：将烟气低温部分 回收来热量加热空气，由于空气温度升高，进入空气预热器后所消耗的高温部分烟气热量将减少。由此，将节省下来的空气预热器 内温度较高的烟气热量用于回热系统。 我们将烟气温降分为以下三个温度段：350~254 度，220~140 度，113~65 度，空气温升也分为三个阶段：190~320 度，80~190 度，20~80 度，对应于烟气三个温降温度段。烟气温降中的 254~220 度、140~113 度，即为我们从中获取的热量段，将两温度段热 量分别加热给水取代部分 2#高加抽气和加热凝结水取代部分 6#低加抽气。