350MW燃煤电厂加装低温省煤器热经济性分析

350MW燃煤电厂加装低温省煤器热经济性分析

王小朋

中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司

摘要：燃煤电厂锅炉出口烟气相对较高，为了提高机组效率，充分利用烟气余热，采取在锅炉本体尾部烟道加装低温省煤器，用烟气余热来加热汽机侧的低温凝结水，使得抽汽排挤回汽机内继续膨胀做功，进而降低机组的发电煤耗和热耗。本文以350MW燃煤电厂为例，通过等效焓降法对比分析加装低温省煤器的热经济性效益，研究结果表明：机组加装低温省煤器后在BMCR运行工况下，汽机热耗下降55.78 kJ/kWh,机组发电标准煤耗量降低2.08 g/kWh，经济效益较好。

关键词：低温省煤器；烟气余热；热耗；发电煤耗量

引言

燃煤电厂是我国能源发电的重要组成部分，煤炭消耗量约占我国煤炭总量的55%，锅炉尾部烟气热损失是燃煤电厂能量损失的主要形式，通常为5%~8%，并且占锅炉热损失的60%~70%。锅炉尾部排烟热损失主要体现在排烟温度上，通常情况下，锅炉尾部排烟温度每升高20℃，排烟热损失就会相应地增大0.6%~1%[1,2]。目前，我国燃煤电厂锅炉排烟温度普遍在130~155℃左右，甚至更高。对于燃用高硫煤种和褐煤的燃煤电站，锅炉尾部排烟温度可高达160℃。可以发现，燃煤电厂锅炉尾部排烟温度较高是普遍的现象。工程实践数据显示，机组如果能够使得排烟温度降低到70~90℃，锅炉热效率将会增大2~5%，发电煤耗将会下降1.7~5.3 g/kWh[3-6]。因此，针对我国燃煤电厂锅炉尾部排烟温度较高的现实，在机组中加装低温省煤器对锅炉尾部烟气余热的利用具有可观的经济效益。

1. 方案简介

某350MW超临界燃煤电厂额定功率为350MW，额定主蒸汽流量为1045t/h,最大主蒸汽流量为1118t/h，BMCR工况下锅炉燃料效率为93.8%，排烟温度为138℃，回热系统主要由4个低压加热器、除氧器和3个高压加热器组成。低温省煤器系统设计主要是工质侧和烟气侧的技术参数选取。

烟气侧：综合考虑锅炉尾部烟气余热利用和机组初投资成本的经济性，本项目的低温省煤器使用单级配置方案，即低温省煤器布置在锅炉空气预热器和静电除尘器（ESP）之间的某段烟道上；根据有限腐蚀理论，为了能够在低腐蚀速率区域对烟道的材料实现经济及功能选型，进而实现防腐和经济性良好的功能使用，本项目低温省煤器出口烟气温度暂定为90℃。

工质侧：为了能够实现良好的经济性和功能性，机组低温省煤器和低压加热器通常使用串并联的运行模式，结合本项目的系统配置，低温省煤器暂时使用串并联7号和8号低压加热器的运行模式；根据汽机厂家提供的初版热平衡图资料显示，本项目的低温省煤器冷却水源从8号低压加热器入口凝结水和7号低压加热器的出口凝结水分别接入，对两取水点的水量进行适当比例的混合汇成一路低温凝结水，就能够使得低温省煤器的进口水温保持在~69℃，能够满足低温省煤器入口最低水温要求，进而避免锅炉尾部烟道低温腐蚀现象的发生，低温凝结水经过低温省煤器加热后再进入7号低压加热器出口的凝结水管道上，使得低温凝结水通过低温省煤器加热的效果。

本项目低温省煤器的技术参数如下表所示，为了减少锅炉尾部烟道酸性气体对低温区域的低温腐蚀，传热管材质暂时使用ND钢（09CrCuSb），壳体材质使用考登钢，同时使用H型翅片管来提高机组系统的热效率。

2. 项目经济性对比分析

2.1加装低温省煤器的静态投资比较

单台机组加装低温省煤器系统，则其初投资ΔZ增加约850万元。

2.2加装低温省煤器运行费用差额比较

根据汽机厂家提供的热平衡图等资料，可以发现加装低温省煤器的汽轮发电机组热耗对比不加装低温省煤器技术方案，整个机组的热耗率明显降低，机组在BMCR工况下运行费用具体差额详见下表所示。

表2.2 运行费用差额表（单台机组）

2.3热经济性分析方法

采用电力行业认可的最小年费法定性比较该方案的经济性优劣。年费用用一个固定费用率f将增加的投资等费用，平均分摊到电厂投产后至还贷折旧完毕期间的每一年之中，并加上年运行维护费用的差额。公式为：

ΔNF＝f×ΔZ＋ΔU

上述公式中各符号的含义如下：

ΔNF：增加的年费用；

f：固定费用率，规定固定费用率统一取f＝0.16，进行计算；

ΔZ：增加的投资，约850万元；

ΔU：增加年运行费，约29.8万元；

将前文所计算数据代入上式，得出增加的年费用为

ΔNF＝f×ΔZ＋ΔU＝850×0.16＋29.8＝165.8万元，

加装低温省煤器方案每年节省成本约为节约燃料费、脱硫节水费用以及节约运行电费之和，在BMCR工况下为593.76万元，均大于上式计算得出的年费用，因此，加装烟气余热回收装置经济上是有优势的。

3. 结论

本项目锅炉尾部排烟温度为138℃，甚至更高。机组在加装低温省煤器后，能够有效地回收并利用锅炉尾部烟气的余热。在BMCR设计工况下，单台机组每年能够节省标准煤5824吨，同时还能够降低各个风机的电耗和脱硫系统的耗水率，具有较好的经济效益。加装低温省煤器还可以显著地降低各平行锅炉尾部烟道的烟温偏差，能够保证整个机组安全、稳定地运行。

参考文献

[1]刘鹤忠，连正权. 低温省煤器在火力发电厂中的运用探讨[J]. 发电设计, 2010(4):32-38.

[2]宋景慧，阚伟民，许诚，徐刚，宋小娜.电站锅炉烟气余热利用与空气预热器综合优化[J].动力工程学报，2014，34(2):140-146.

[3]宁玉琴，孙少鹏，田鑫，蒋文，向阳.电站锅炉新型烟气余热回收技术及经济性分析[J].节能技术，2013，31(6):544-546.

[4]康细洋，唐娟.燃煤电厂低温省煤器节能效益分析[J].节能，2016，35(2):58-60.

[5]康晓妮;马文举;马涛;陈祥;马学江. 320MW机组锅炉加装低温省煤器的经济性研究 [J]. 热力发电, 2012, 41(5):8-11.

[6]李铮.660MW超临界空冷机组加装低温省煤器节能及环保应用分析[J].价值工程，2015，34(29):134-137.