第44卷第4期 热力 发 电 V01.44 NO.4 Apr.2015 2015年4月 THERMAL POWER GENERAT10N 电站低温余热回收工艺热经济性分析 赵 斌 。,赵利杰 ,李 佩 ,卢 闪 吕俊复。 (1.华北理工大学冶金与能源学院,河北唐山 063009;2.长沙理工大学能源与动力工程学院,湖南长沙 41O114: 京 100O84) 3.清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,北 [摘 要] 针对电站低温烟气和乏汽余热的特点,提出了采用低压省煤器与第一类吸收式热泵集成回收 低温余热的工艺方案,以某150 Mw机组的额定纯凝(THA)和额定抽汽2种工况为基准分 别对烟气、乏汽及系统进行余热回收计算,结果表明:采用低温余热回收工艺方案后,2种工 况下,机组发电功率分别增加了2.37 MW,2.97 MW,循环热效率分别增加了0.51 , 0.60 ;冷却塔中循环水量减少,热负荷降低,有利于节约用水。 [关 键词] 150 MW机组;低压省煤器;吸收式热泵;低温余热回收;热经济性 [文章编号]1002—3364(2015)04—0078—04 [中图分类号] TKII 5[文献标识码]AFDOI编号] 10.3969/j.issn.1002—3364.2015.04.078 Thermal economic analysis on low—temperature waste heat recovery ZHAO Bin ,ZHAO Lijie ,LI Pei。,LU Shan ,LYU Junfu。 (1.College of Metallurgy and Energy,Hebei United University,Tangshan 063009,China; 2.School of Energy and Power Engineering,Changsha University of Science&Technology,Changsha 410114,China; 3.Key Laboratory of Thermal Science and Power Engineering,Ministry of Education,Tsinghua University,Beijing 100084,China) Abstract:Against the characteristics of low—temperature waste heat of flue gas and turbine exhaust steam in CFB power plants,process that using the low pressure economizer combining with the type工absorption heat pump to recover low—temperature waste heat was proposed.On the basis of THA and rated extraction conditions of a 1 5 O MW unit。relative calculation was carried out.The results show that,after adopting this heat recovery technology,under the above two working condi tions,the unit power generating load increased by 2.37 MW and 2.97 MW。the circulating thermal efficienc Y enhanced by 0.51 and 0.60 ,separately. Furthermore,the circulating water in cooling tower reduced, SO that the heat 1oad decreased. Key words:1 50 MW unit,low pressure economizer,absorption heat pump,low—temperature waste heat re— covery,thermal efficiency 火电厂中排烟热损失与乏汽热损失占火电厂总 热量的6O 左右[】],如何将这2部分低温热源加以 利用,需要在技术上取得进一步的创新和提高[2]。 目前回收火电厂锅炉低温烟气余热主要是增设低压 省煤器和前置空气预热器_3 ],回收乏汽低温余热主 要是采用吸收式热泵,以循环水为低温热源供热 ]。 基于循环流化床(CFB)锅炉炉内脱硫烟气酸露 点低、吸收式热泵提质和乏汽余热温度低的特点,本 文提出了集成回收低温烟气和乏汽余热的工艺方 案,并以某150 MW机组设计工况参数为基础,进 行THA和额定抽汽2种工况的理论计算分析,为 电站的深度节能提供理论依据和技术参考。 收稿日期: 2O14—07—18 基金项目: 河北省科学技术研究与发展计划项目(11213941) 作者简介: 赵斌(1968一),男,博士,教授,主要研究方向为工程热物理及先进发电技术。 E-mail: zhaobin1968O5O7@163.com 第4期 赵斌等 电站低温余热回收工艺热经济性分析 1 机组概况 某抽汽式150 Mw汽轮发电机组回热抽汽系 统见图1,其在THA工况和额定抽汽工况的回热抽 汽参数见表1。设计燃料为开滦范各庄洗煤3号 +15 原煤,低位发热量为13 687 kJ/kg。煤质分 析见表2,机组主要技术参数见表3。 2低温余热回收方案 低温余热回收方案(图2)是在CFB锅炉的尾 部烟道内加装低压省煤器回收排烟余热。同时,采 用第一类吸收式热泵对循环水热量进行回收 。回 收的热量均加热凝结水,替代原有系统中的部分低 压加热器,减少汽轮机抽汽,增加机组负荷。 表1机组回热抽汽参数 4号 5号 6号 7号 低压 低压 低压 低压 加热器加热器加热器加热器 图1 150 Mw机组回热抽汽系统 Fig.1 The regeneration extraction steam system of a 150 MW unit Table 1 Regeneration extraction steam parameters of the unit 表2煤质分析 Table 2 Coal quality analysis 表3机组主要技术参数 Table 3 Main technical parameters of the unit http://www.rlfd.corn.cn http://rlfd.periodicals.net.CD 8O 热力 发 电 图2电站余热回收方案 Fig.2 The waste heat recovery scheme 3计算与分析 3.1烟气余热回收计算 烟气含湿量为: === === 度均拟定为90℃。计算得出在THA和额定抽汽 2种工况下,低温烟气余热回收热量分别为38.99, 41.36 GJ/h。 加装低压省煤器后,在2种工况下低压省煤器 人口水温分别为33.6,28℃,计算得出其出口温度 ma a IV/ ㈩ 分别为64.22,75.56℃。加装低压省煤器后,引风 机增加电耗为92.2 kW,管道泵增加电耗为37 kW, 共增加电耗为129.2 kW_3]。 3.2乏汽余热回收计算 式中:d为烟气含湿量,kg/kg(湿烟气); 为水蒸 气摩尔数,tool; 为干烟气摩尔数,tool;M 为水蒸 气摩尔质量,kg/mol; kg/mol。 为干烟气的摩尔质量, 烟气酸露点温度为m: d:轧+125 1.05oh 第1类吸收式热泵的性能系数COP一般为 1.5~1.8,本文取1.6。 (2) 吸收式热泵驱动热源均选取汽轮机4段抽汽。 其中: s 4 190 Oar 额定抽汽工况下,供热回水位于凝结水进入热泵机 组之前,温度为7O℃。通过计算得出,与凝结水混 合后温度为73.7℃,即吸收式热泵进口凝结水温 度;THA工况下,吸收式热泵进口凝结水温度为低 压省煤器出口水温。在2种工况下,吸收式热泵出 口水温均设定为90℃。热泵机组出口与4号低压 一4 。0 fiat 式中:£ la为烟气露点温度,℃;tl 为纯水蒸气露 点,℃;S 为燃料的折算硫分, ;A 为燃料的折算 灰分, ;a 为飞灰份额,%;Q 为燃料收到基低 位发热量,kJ/kg。 加热器连接,将凝结水加热到原系统中除氧器进口 温度。吸收式热泵参数选取以及选定COP后抽汽 量计算结果见表5。 表5参数选取及计算结果 Table 5 The parameter selection and calculation 取炉内钙硫摩尔比为2.2,将表2设计煤种数据 代入式(1)、式(2)进行计算,其结果见表4。 表4烟气特性参数计算结果 Table 4 The calculation of flue gas characteristic parameters 参数 水露点温度/℃ 烟气含湿量/(kg・kg )(湿烟气) 烟气酸露点温度/℃ 数值 考虑到烟气酸露点温度,为防止设备由于烟气温 度低于酸露点引起的酸腐蚀,低压省煤器出口排烟温 http t ff WWW.rim.com.en http }rlfd.periodicals.net.cn 第4期 赵斌等 电站低温余热回收工艺热经济性分析 任彦,赵宁,陈晓峰.火力发电厂低压省煤器系统的节 3.3 系统余热回收计算 系统加装吸收式热泵后,溶液泵和工质泵自身 能效果研究[J-I.热能动力工程,2013,28(4):372—375. REN Yan,ZHAO Ning,CHEN Xiaofeng.Thermal power plant energy saving effect of the low pressure e— 消耗电功率为16.3 kWc ,系统新增发电功率为: P一 一P 一P (5) conomizer system research[J].Journal of Engineering for Thermal Energy&Power,2013,28(4):372—375. 式中:尸为新增发电功率,MW;P 为低压省煤器增 加耗功,MW;P。为吸收式热泵增加耗功,MW;D。 r ] 赵斌,张路涛,吕太,等.带排烟余热回收的CFB锅炉 节能分析[J].热能动力工程,2013,28(5):497-501. ZHAO Bin,ZHANG Lutao,LU Tai,et a1.Energy-sav— ing analysis of a CFB boiler with the waste heat recov— 为新增蒸汽流量,t/h;h。为新增蒸汽比焓,kJ/kg;h 为排汽比焓,kJ/kg; 为机械效率,取98 ;叩g为 发电机效率,取98 ;口为常量,3 600 s/h。 循环热效率增量: △'7一 ×10。 (6) ered from the exhaust gases[J].Journal of Engineering for Thermal Energy&Power,2013,28(5):497—501. 赵斌,杨玉华,钟晓晖,等.循环水吸收式热泵供热联产 机组性能分析[J].汽轮机技术,2013,55(6):454—457. ZHAO Bin,YANG Yuhua,ZH0NG Xiaohui,et a1. Performance analysis on circulating water absorption 式中:A 77为循环热效率增量, ;c为常量, 3 600 J/W;B为燃料消耗量,kg/h。 由式(5)、式(6)计算得出,在加装低压加热器和吸收 式热泵后,2种工况下机组发电功率分别增加了2.37, 2.97 MW,循环热效率分别增加了0.51 ,0.60 。 … heat pump of heating cogeneration unit[J].Turbine Technology,2013,55(6):454—457. 赵虎,阎维平,郭江龙,等.利用吸收式热泵回收电厂循 环水余热的方案研究[J].电力科学与工程,2012,28 (8):64—69. 4 结 论 1)在空气预热器下方加装低压省煤器以降低排 烟温度,排烟温度选定9O℃,在THA和额定抽汽2 ZHAO Hu,YAN Weiping,GUO Jianglong,et a1.Pro— gram of research recovering the waste heat of power plant circulating water by using the absorption heat 种工况下,低温烟气余热回收热量分别为38.99, 41.36 GJ/h。 pump[J].Electric Power Science and Engineering, 2012,28(8):64—69. 2)吸收式热泵串联于低压省煤器之后,2种工 况利用循环水热量分别为12.39,8.04 GJ/h。同 L 李钧,阎维平,高宝桐,等.烟气酸露点温度的计算分析 [J].热力发电,2009,38(4):31—34. LI Jun,YAN Weiping,GAO Baotong,et a1.Calculation 时,冷水塔中循环水量变小,冷却塔热负荷降低,耗 水量降低。 3)采用低温余热回收方案后,2种工况发电功 率分别增加了2.37,2.97 Mw,循环热效率分别增 加了0.51%,0.60 。 and analysis of acid dew-point for flue gas[J].Thermal Power Generation,2009,38(4):31-34. r ] 韩学伟.利用吸收式热泵回收电厂冷凝水余热的研究 [D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2013. HAN Xuewei.Research on the recovery of the waste [参 考 文 献] [13梁珍,沈恒根,郭建,等.火电厂冷凝热回收利用的技术 经济分析[J3.东华大学学报(自然科学版),2009,35 (5):580-584. heat of condensation water in power plant[D].Harbin: Harbin Institute of Technology,2013. 刘朝晖.火力发电厂排烟及循环水余热利用系统设计 及分析[D].重庆:重庆大学,2012. LIU Chaohui.The design and analysis of flue gas and cyc— ling water waste heat utilization system in thermal power LIANG Zhen。SHEN Henggen,GUO Jian,et a1.Techno— economic analysis on recovery of condensing heat in fossil ruel power plants[J].Journal of Donghua UniVersity (Natural Science Edition),2009,35(5):580—584. plant[-D].Chongqin ̄:Chongqing University,2012. r1O] 任兵,郭江龙,陈海平,等.热泵技术用于火电厂碳减排的 经济性分析口].电力科学与工程,2011,27(11):63-67. REN Bing,GUO Jianglong,CHEN Haiping,et a1.Eco— nomic analysis of using heat pump for carbon emission E2I吴新华.低位烟气余热深度回收利用状况评述EJ].热 能动力工程,2012,27(4):399—404. WU Xinhua.Review of the application status of low quality flue gas waste heat utilization technol0gies[J]. Journal of Engineering for Thermal Energy&Power. 2O12,27(4):399—404. reduction in coal fire plants[J].Electric Power Science and Engineering,2011,27(11):63—67. (责任编辑http t}{ .rlfd.com.cn http f}rlfd.periodicals.net.cn 徐福英)