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1216火力发电厂烟气余热梯级利用系统节能量计算方法范围本标准规定了火力发电厂烟气余热梯级利用系统节能量的计算方法。本标准适用于火力发电厂烟气余热梯级利用系统的节能量设计计算、运行性能评价和节能量评估等。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T8117汽轮机热力性能验收试验规程GB/T10184电站锅炉性能试验规程GB/T50660大中型火力发电厂设计规范DL/T904火力发电厂技术经济指标计算方法ASMEPTC4FiredSteamGeneratorsPerformanceTestCodesASMEPTC6SteamTurbinesPerformanceTestCodes术语和定义下列术语和定义适用于本文件。烟气余热gaswasteheat锅炉燃烧完成后产生的尾部排烟热量中,不能被锅炉受热面所有效利用的部分。烟气余热梯级利用系统gaswasteheatcascadeutilizationsystem采用在空预器加装烟气旁路省煤器方法提高烟气余热利用的能量品位等级,并设置低温省煤器回收低品位等级的低温烟气余热,用以加热进入锅炉炉膛冷风的系统。系统整体一般由空预器旁路高低压省煤器、空预器后低温省煤器、暖风器等三大主要换热器组成。典型系统如图1所示。图1典型烟气余热梯级利用系统11716空预器旁路省煤器airpreheaterbypasseconomizer布置于空气预热器的烟气旁路上,分为旁路高压省煤器和旁路低压省煤器。旁路高压省煤器,用于加热引自机组高加给水系统的低温给水,被空预器旁路高温烟气加热升温后,返回机组高温段给水系统。旁路低压省煤器,用于加热引自机组低加凝结水系统的低温凝结水,被空预器旁路高压省煤器后的烟气加热升温后,返回机组高温段凝结水系统。低温省煤器lowtemperatureeconomizer布置在除尘器之前或引风机之后、脱硫塔之前等,用以回收空预器出口烟气流程中的低温烟气余热。暖风器airheater布置在空预器入口,采用低温烟气余热加热进入锅炉炉膛冷风的空气暖风器。闭式再循环水closedrecirculatingwater用于低温省煤器和暖风器之间表面换热的闭式循环媒介工质。低省循环泵economizercirculationpump驱动换热用闭式再循环水的电动循环泵。烟气余热梯级利用系统节能量energysaving采用烟气余热梯级利用系统后,机组整体系统获得的供电煤耗率变化量收益。烟气余热梯级利用系统参数及技术指标系统参数系统参数包含以下项目:——换热器入口烟气(空气)温度——换热出口烟气(空气)温度——换热器入口烟气(空气)压力——换热器出口烟气(空气)压力——换热器入口水侧温度——换热器出口水侧温度——换热器入口水侧压力——换热器出口水侧压力——空预器入口烟气(空气)压力——空预器出口烟气(空气)压力——空预器入口烟气(空气)温度——空预器出口烟气(空气)温度——换热器流量换热器入口烟气(空气)温度1172空预器旁路高低压省煤器、低温省煤器、暖风器等换热器入口处的烟气(空气)温度(℃)。其中,低温省煤器入口烟气温度,指的是空预器出口烟气与空预器旁路低压省煤器出口烟气混合后的烟气温度。换热器出口烟气(空气)温度空预器旁路高低压省煤器、低温省煤器、暖风器等换热器出口处的烟气(空气)温度(℃)。其中,空预器旁路低压省煤器出口烟温,指的是被机组凝结水冷却后烟气,在与空预器出口烟气温度混合之前的烟气温度。换热器入口烟气(空气)压力空预器旁路高低压省煤器、低温省煤器、暖风器等换热器入口处的烟气(空气)压力(MPa)。换热器出口烟气(空气)压力空预器旁路高低压省煤器、低温省煤器、暖风器等换热器出口处的烟气(空气)压力(MPa)。换热器入口水侧温度空预器旁路高低压省煤器、低温省煤器、暖风器等换热器入口处水侧温度(℃)。换热器出口水侧温度空预器旁路高低压省煤器、低温省煤器、暖风器等换热器出口处水侧温度(℃)。换热器入口水侧压力空预器旁路高低压省煤器、低温省煤器、暖风器等换热器入口处水侧压力(MPa)。换热器出口水侧压力空预器旁路高低压省煤器、低温省煤器、暖风器等换热器出口处水侧压力(MPa)。空预器入口烟气(空气)温度空预器入口处的烟气(空气)温度(℃)。其中,空预器入口空气温度,指的是暖风器出口被初步加热之后的空气温度。空预器出口烟气(空气)温度空预器出口处的烟气(空气)温度(℃)。其中,空预器出口空气温度,指的是被空预器中烟气加热之后进入锅炉炉膛的热空气温度。空预器出口烟气温度,指的是被空预器中空气冷却之后,与空预器旁路低压省煤器出口烟温混合前的烟气温度。空预器入口烟气(空气)压力空预器入口处的烟气(空气)压力(MPa)。其中,空预器入口空气压力,指的是暖风器出口被初步加热之后的空气压力。空预器出口烟气(空气)压力空预器出口处的烟气(空气)压力(MPa)。其中,空预器出口空气压力,指的是被空预器中烟气加热之后进入锅炉炉膛的热空气压力。空预器出口烟气压力,指的是被空预器中空气冷却之后,与空预器旁路低压省煤器出口烟温混合前的烟气压力。换热器流量空预器旁路高低压省煤器、低温省煤器、暖风器等换热器工质侧工质(空气、烟气、水)的流量(t/h)。技术指标技术指标包含以下项目:——换热器换热量——换热器阻力——换热器换热端差——电耗率1316换热器换热量空预器、空预器旁路高低压省煤器、空预器后低温省煤器、暖风器等换热器的换热量,应按式(1)或(2)计算:(1)(2)式中:-换热器换热量,单位为兆瓦(MW);-换热器工质流量,单位为吨每小时(t/h);-换热工质进口比焓,单位为千焦每千克(kJ/kg);-换热工质出口比焓,单位为千焦每千克(kJ/kg);-换热器进出口换热工质定压比热容,单位为千焦每千克摄氏度(kJ/(kg·℃));-换热器进出口工质温差,单位为摄氏度(℃)。换热器阻力空预器旁路高低压省煤器、空预器后低温省煤器、暖风器等换热器工质侧(空气、烟气、水)阻力。应按式(3)计算:(3)式中:-换热器工质侧阻力,单位为兆帕(MPa);-换热器工质进口侧压力,单位为兆帕(MPa);-换热器工质出口侧压力,单位为兆帕(MPa)。换热器换热端差空预器旁路高低压省煤器、空预器后低温省煤器、暖风器等换热器的换热端差,即换热器的高温侧工质进口温度与低温侧工质出口温度的差值。应按式(4)计算:(4)式中:-换热器换热端差,单位为摄氏度(℃);-高温侧工质进口温度,单位为摄氏度(℃);-低温侧工质出口温度,单位为摄氏度(℃)。电耗率1174烟气余热梯级利用系统的电耗率,包括低省循环泵耗电率和增加各换热器后引起原系统用电设备耗电率变化等部分。应按式(5)计算:(5)式中:-烟气余热梯级利用系统电耗率,单位为百分比(%);-低省循环泵电功率,单位为千瓦(kW);-换热器引起的原系统用电设备电功率变化,单位为千瓦(kW);-机组发电功率,单位为千瓦(kW)。节能量计算边界及原则边界选取在烟气余热梯级利用系统的节能量计算中,节能量收益应归属于机组的热力系统整体。其对于汽轮机热耗率或锅炉炉效的影响,应按照划分的计算边界兼顾考虑,不可在两个主设备上重复计算得出节能量。烟气余热梯级利用系统的空预器高低压省煤器应纳入锅炉本体部分,如图2所示。锅炉效率计算边界选取应符合GB/T10184或ASMEPTC4的规定:a)锅炉空气进口边界为空预器空气进口截面,对于烟气余热梯级利用系统,应为暖风器出口之后的空预器进口截面,如图2所示。b)锅炉烟气出口边界为空预器烟气出口截面,对于烟气余热梯级利用系统,应为与空预器旁路低压省煤器出口烟气混合后、低温省煤器之前的烟气出口截面,如图2所示。如除尘器前无低温省煤器,应为与空预器旁路低压省煤器出口烟气混合后、除尘器之前的烟气出口截面。c)低温省煤器与暖风器宜划分在锅炉效率计算边界之外。低温省煤器与暖风器之间通过闭式再循环水进行热量交换,改变空预器入口空气温度和影响锅炉效率。当低温省煤器与暖风器之间为等热量交换时,采用闭式再循环水;当不为等热量交换时,过剩热量可用于加热一部分凝结水。汽轮机热耗率计算边界选取应符合GB/T8117或ASMEPTC6的规定。1516图2典型烟气余热梯级利用系统边界划分计算原则为减少计算工作量,烟气余热梯级利用的节能量收益宜以划分给汽轮机侧为原则,进行节能量计算。设计选型计算,应根据工程边界条件和实际项目需要,选取下述相应方法计算汽轮机侧收益:a)机组主汽流量不变条件下,由于烟气余热回收,造成发电功率变化,以此计算热耗率相应变化。b)机组发电功率不变条件下,由于烟气余热回收,造成主汽流量变化,以此计算热耗率相应变化。烟气余热梯级利用系统的空预器烟气旁路高低压省煤器应纳入锅炉本体部分,其换热量输出作为锅炉热损失计算,以此作为锅炉效率计算原则。同时应与原锅炉效率进行比较,如有二者差异较大时,应分析原因。注:本标准采用的锅炉效率均为燃料效率。锅炉效率计算时,锅炉空气进口温度应为空预器入口空气温度,即暖风器出口之后空预器进入截面的空气温度,并以25℃为基准温度。锅炉效率计算时,锅炉烟气出口温度应为低温省煤器入口烟气温度,即与空预器旁路低压省煤器出口烟气混合后、低温省煤器之前的烟气截面处烟气温度。如除尘器前无低温省煤器,应为与空预器旁路低压省煤器出口烟气混合后、除尘器之前的烟气截面处的烟气温度。机组循环净吸热量,即进出锅炉的热流量代数和,宜以不计入包括旁路高低压省煤器和低温省煤器在内的烟气余热换热量为原则进行计算。汽轮机热耗率计算应按照GB/T8117或ASMEPTC6执行。管道效率应按照GB/T50660执行。采用烟气余热梯级利用系统后,管道效率取值不变。节能量计算,应结合空预器烟气旁路流量和高低压省煤器、低温省煤器、一二次风暖风器的进出口边界参数、换热器面积等进行优化选型,并满足技术经济性最佳原则。节能量计算方法锅炉效率采用烟气余热梯级利用系统前、后锅炉效率计算1176采用烟气余热梯级利用系统前、后锅炉效率计算,应以热力计算书数据汇总表的数值为准,具体计算方法如下:正平衡法(6)式中:-锅炉效率,单位为百分比(%);-入炉燃料收到基低位热值,单位为千焦每千克(kJ/kg)或千焦每立方米(kJ/m3);-入炉燃料量,单位为千克每小时(kg/h)或立方米每小时(m3/h);-过热蒸汽带走的热量,单位为千焦每小时(kJ/h);-再热蒸汽带走的热量,单位为千焦每小时(kJ/h);-辅助蒸汽带出的热量,单位为千焦每小时(kJ/h);-排污水带走的热量,单位为千焦每小时(kJ/h);-空预器旁路省煤器加热高压给水的热量,单位为千焦每小时(kJ/h);-空预器旁路省煤器加热低压凝结水的热量,单位为千焦每小时(kJ/h)。反平衡法(7)式中:-排烟热损失的热量,单位为千焦每小时(kJ/h);-气体未完全燃烧损失的热量,单位为千焦每小时(kJ/h);-固体未完全燃烧损失的热量,单位为千焦每小时(kJ/h);-锅炉散热损失的热量,单位为千焦每小时(kJ/h);-灰渣物理显热损失的热量,单位为千焦每小时(kJ/h);-损失的其他热量,包括石子煤排放损失的热量等,单位为千焦每小时(kJ/h);-进入系统的外来热量,单位为千焦每小时(kJ/h)。1716空预器旁路省煤器加热高压给水和低压凝结水的热量,宜从水侧进行计算。上述各项热损失,应参照GB/T10184逐项计算。注:采用烟气余热梯级利用系统前,或者采用的烟气余热梯级利用系统无空预器旁路省煤器时,则和两项均为零。锅炉效率变化量采用烟气余热梯级利用系统后,相比不采用条件下锅炉效率的变化量,应按式(8)计算:(8)式中:-锅炉效率变化量,单位为百分比(%);-采用烟气余热梯级利用系统前锅炉效率,单位为百分比(%)。-采用烟气余热梯级利用系统后锅炉效率,单位为百分比(%)。汽轮机热耗率采用烟气余热梯级利用系统前热耗率计算采用烟气余热梯级利用系统前汽轮发电机组热耗率,应以汽轮机热平衡图计算数值为准,按式(9)计算:(9)式中:-采用烟气余热梯级利用系统前热耗率,单位为千焦每千瓦小时(kJ/(kW·h));-主蒸汽流量,单位为千克每小时(kg/h);-再热蒸汽流量,单位为千克每小时(kg/h);-主汽门入口主蒸汽焓,单位为千焦每千克(kJ/kg);-经再热器的蒸汽焓差,单位为千焦每千克(kJ/kg);-最终给水焓,单位为千焦每千克(kJ/kg);-发电机终端输出功率,单位为千瓦(kW);当采用静态励磁和/或采用不与汽轮机同轴的电动主油泵时,各项所消耗的功率,单位为千瓦(kW)。以上计算公式均是指未使用减温水的工况,如使用时应参照GB/T8117或ASMEPTC6予以系统修正。1178