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深度利用烟气回热循环对于电厂性能及指标的影响 　　摘 要：本文研究了深度利用烟气回热循环技术对于电厂性能及指标的影响，通过热量转移和置换能级，使得加热回热系统的余热能级得以提升，系统效率得到提高，燃煤机组发电煤耗减小。该系统同时具备炉侧烟气回热循环和机侧烟气回热循环的优势，且避免了他们的不足，更加有效提高了机组效率，是燃煤电厂深度节能减排并安全可靠运行的先进技术。 　　关键词：烟气回热循环；低温省煤器；高温省煤器；前置式空预器 　　1 前言 　　烟气回热循环系统在国外较早已得到应用，国内近年来在该系统的研究中也积累了一定的经验[1]。机侧烟气回热循环是采用前置式热管空气预热器回收锅炉废热，是近几年正在逐步推广的一项新技术。在空气预热器后安装前置式热管空气预热器，冷空气首先流经热管空气预热器，被加热到一定温度后，再进入空气预热器。采用该设备能够有效减轻空气预热器低温腐蚀程度。但采用烟气余热加热空预器入口的冷空气，会改变锅炉辐射换热与对流换热的比例，导致炉膛出口烟温升高，进而使得在尾部竖井的烟道上，对流受热面的烟温随之提高。计算表明，该装置效率较低，仅为10%左右，锅炉烟气余热用于加热冷空气回收的热量有很大部分是没用的。新增前置式空气预热器，回收的热量造成空预器入口风温提高，传热温差减小，换热量下降，最终导致排烟温度升高。 　　机侧烟气回热循环是从凝结水系统中引一路凝结水到锅炉尾部烟道，利用排烟余热加热凝结水，凝结水吸收热量后，再送回到回热系统的适当位置。这种方法降低了锅炉排烟温度，没有热量进入锅炉本体，不会对锅炉产生负面影响。目前烟气余热加热凝结水的低压省煤器技术成为火电机组锅炉烟气余热利用的主要有效途径。但低压省煤器余热利用排挤汽轮机低参数抽汽，该技术对于提高机组效率、降低煤耗及能耗的作用较为有限，特别是对于百万级机组，尚属于较为低层次的热量回收应用，烟气中仍有大量的高能级余热未加以回收利用。 　　炉侧烟气回热循环系统能够减小空气预热器冷端熵产，该系统热经济性不受锅炉排烟温度局限，但其实际利用的烟气热量减少，会导致热经济性较低；机侧烟气回热循环的热经济性主要受到电站锅炉排烟温度的限制，当锅炉排烟温度降低时，其热经济性会大幅下降[2]。 　　低温烟气换热元件在抗低温腐蚀研究中取得了较多成果[3-6]，可以应用于燃煤电厂低温排烟余热深度利用中。通过对烟气回热循环系统深入优化，能够降低机组熵产与做功能力损失，使经济性得以提升。本文将机侧烟气回热循环与炉侧烟气回热循环进行结合，从提高烟气余热利用能级角度进行优化，提出了深度利用烟气回热循环系统，并对该系统进行了热平衡分析，根据回收烟气余热的不同利用途径，进行了经济性计算，通过某1000MW超超临界机组的应用计算，验证了深度利用烟气回热循环系统具有较高的热经济性。 　　2 深度利用烟气回热循环系统热平衡分析 　　深度利用烟气回热循环系统采用锅炉排烟余热加热冷风、凝结水与给水，提升低温烟气的能级，使得余热利用效率得到大幅提高。该技术核心是通过排烟余热利用系统设备的合理组合，从系统的角度，通过热量转移、能级置换等手段，使加热回热系统的余热能级得到提高，进而获得较大的经济效益。 　　炉侧烟气回热循环是在空气进入空预器前，先采用烟气余热加热，使空预器冷端端差变小。但该技术会导致空预器出口烟温升高，换热量变小。如同时采用机侧烟气回热循环系统，可不减少被利用的烟气热量，利用烟气受热面加热锅炉给水或汽轮机凝结水。采用空预器烟气旁路，可以使高温烟气通过空预器旁路的烟气冷却器，用来加热抽汽加热器的给水和凝结水。利用旁路的烟气调节器，可将空预器后主路与旁路出口的烟气温度同时降至原额定工况下的排烟温度。 　　图1是深度利用烟气回热循环系统热平衡t-q图，横坐标表示烟气或空气相对于1kg新蒸汽的传热量（KJ/Kg），纵坐标表示烟气或空气的温度。各连线的斜率表示烟气或空气的单位热容的倒数。 　　线段ec与of分别表示未采用深度利用烟气回热系统时，空预器烟气与空气的传热量。在某工况下，采用深度利用烟气回热系统时，空预器的空气进口温度由to增大到ta，空气出口温度由tf减小到tg，烟温出口由tc增大到tb。此时，eb与ag分别表示空预器烟气与空气的传热量。传热平衡方程为： 　　△qgf-△qge=△qae+qw （△qae0） 　　上式等号左端为实际烟气回收热量，等号右端为不同利用途径的烟气回收热量。在深度利用烟气回热系统中，一部分回热循环的烟气回收热量增大了空预器出口热风热量，另一部分增大了凝结水和给水的热量。空预器后烟气主路和旁路的烟气温度同时降为原额定工况下的排烟温度。此时，烟气换热量在低温烟气冷却器进口前减少的量为△qge=0，上式变为： 　　△qgf=△qae+qw