发电厂烟气余热利用热经济性分析与计算摘要面对我国能源和水资源紧缺等状况，在电厂设计中，优化系统设计，合理地利用电厂的烟气余热，提高机组效率，节约用水，减少煤耗，是节能的重要措施之一。

本文针对我院某投标工程，对烟气余热利用的可行性及收益情况进行了分析。

关键词优化设计；烟气余热利用；投资；收益the analysis and calculation of heat recovery from exhaust gas of power planthua xiu-feng ，li xiao-ming（states nuclear electric power planning design & research institute, beijing 100094, china）abstract: according to the shortage of the energy sources and water in our country, when we design the power plant, optimum design is adopted, the heat from the exhaust gas is used. the efficiency of the power plant is increased, water and coal is saved. this is a good method to save the resource. in this article, based on a power plant our company bid for, the feasibility and income of the heat recovery from exhaust gas of power plant is analyzed.key words: optimum design; heat recovery from exhaust gas; investment; income在火力发电厂中，锅炉的排烟余热问题即锅炉的排烟温度高一直是困扰人们的一个难题。

因为仅仅锅炉的排烟温度高这一项损失所造成的能源消耗就相当可观。

据统计，在火力发电厂中，锅炉的排烟热损失占锅炉热损失的70%~80%。

受热面污染程度随着锅炉运行时间而加剧，排烟温度要比设计温度高20℃~30℃[1]。

锅炉的排烟温度过高，造成了火力发电厂煤的消耗量的增加。

计算表明，一台400t/h的超高压锅炉排烟温度每上升15℃~20℃，锅炉效率就下降1%，标准煤耗上升3~4g/kwh，每年浪费标准煤3000多吨[2]。

由此可见，降低锅炉的排烟温度，可以大幅度的节约煤耗，节省能源。

在我国，存在大批锅炉排烟温度较高，投运时间较长的火电机组，锅炉排烟温度最高可达200℃左右[3]，新投机组的锅炉排烟温度也在120℃~140℃左右。

如果能利用新的技术和工艺降低锅炉排烟温度，回收利用烟气余热，将有效降低火力发电厂的煤耗，节约能源，减少排放。

一、国内外烟气余热利用的状况1.1国外火力发电行业烟气余热利用[4] [5]近来，国外已经把火电机组的排烟温度设计值大大降低，排烟温度为100℃左右。

德国近几年来新建火电厂的共同特点：一、增加了烟气热量回收环节，即在电除尘器和烟气脱硫装置之间的烟道上安装了烟气冷却器，回收的热量用于加热凝结水。

二、烟气的最后排放不是通过常见的专用烟囱，而是通过自然通风冷却塔排入大气。

俄罗斯自上个世纪90年代以来，在300mw~500mw改造时，大力推行在锅炉尾部增加旁路省煤器加热给水（或凝结水）的“烟气加热器”技术，以降低锅炉的排烟温度和提高锅炉及电除尘器效率。

1.2国内火力发电行业烟气余热利用我国火力发电厂的很多锅炉排烟温度都超过设计值较多。

结合电厂设计，烟气余热利用的方向大体可分为预热助燃空气、预热并干燥燃料、加热凝结水、加热热网水、采暖制冷等。

二、利用烟气余热加热凝结水的设置方式及优缺点利用烟气余热加热凝结水的方式有两个[6-8]：1）是设置烟气回热加热器，让烟气和凝结水直接进行热交换，这种方式优点是一级换热，换热效率较高，缺点是若换热管一旦泄漏，会导致部分凝结水流失；2）是设置烟气回热加热器和水水换热器，让烟气和凝结水间接进行热交换，这种方式缺点是二级换热，系统较复杂，换热效率较一级换热低，优点是凝结水不会泄露，系统安全。

烟气回热加热器视其设置位置不同，又可分为以下两种情况：1）烟气回热加热器设置于空气预热器出口、静电除尘器入口前的烟道上。

在显著降低锅炉排烟温度的同时，可以使烟气体积流量减小，引风机的电流降低，保证了引风机的负荷。

同时还可以提高除尘器的效率。

2）烟气回热加热器设置于引风机出口即脱硫塔入口前，烟气回热加热器设于脱硫塔前，不仅使凝结水吸收了烟气中的热量得到升温，还降低进入脱硫塔的烟气温度，既减少烟气蒸发水耗量，又保护塔的防腐内衬。

三、依托工程介绍工程简介：本期工程拟建设2×660mw国产超临界凝汽发电机组。

锅炉特点：锅炉采用超临界参数变压直流炉，一次再热，平衡通风，固态排渣，紧身封闭布置，全钢构架，全悬吊结构直流锅炉。

按同步建设脱硝装置考虑。

主要参数：最大连续蒸发量(b-mcr)：2141 t/h；过热蒸汽出口压力：25.4 mpa.g；过热蒸汽出口温度：571℃；再热蒸汽出口蒸汽温度(b-mcr)：569℃；给水温度(b-mcr)：293℃；锅炉效率：≥93%。

煤质：本期工程燃用准东煤田大井矿区烟煤，根据最新业主提供的煤质分析资料，煤质特性分析表1所示：表 1 煤质特性四、具体的系统优化及热经济性计算4.1优化后的系统简介本工程推荐采用烟气和凝结水直接换热的方式，让烟气和凝结水直接进行热交换，一级换热，换热效率较高。

烟气回热加热器设于电除尘器前。

系统流程如图1所示：图 1烟气余热利用系统流程图4.2优化后的收益计算本工程电除尘器前烟气温度125℃，经过低压省煤器后温度可降到100℃，保证出口烟气温度在露点以上。

烟气比热1.62kj/(nm3·k)，烟气通过低压省煤器后的放热量：=（125-100）℃×1.62kj/(nm3·k) ×2298600 nm3/h=25.86mw 7号低压加热器进口凝结水温度50.6℃，焓值214.2kj/kg。

出口凝结水温度99.5℃，焓值419.1kj/kg。

假设低压省煤器的换热效率为98%，则根据热平衡计算得到通过低压省煤器的凝结水量为445249kg/h。

占凝结水总水量1433285kg/h的31%。

由于烟气的热量加热了部分凝结水，排挤了7号低压加热器的抽汽量，这样就有更多的蒸汽在汽轮机低压缸做功，发电量增加。

在蒸汽量相同的情况下，发电量增加，机组发电耗煤量降低。

每台机组节煤收益如表3所示：表 3节煤收益采用烟气余热利用装置，降低进入脱硫塔的烟气温度，既减少烟气蒸发水耗量。

每台机组节水收益见表4：表 4节水收益4.3优化后的投资计算设置烟气余热利用换热器后，设备的初始投资和运行维护费用增加。

每台机组的设备初始投资主要包括以下几个方面：1）每台机组换热器本体造价在720万元左右；2）凝结水系统改造，增加了凝结水加压泵、200m左右的管道和相关阀门，费用合计60万元左右；3）烟道中安装余热利用换热器，阻力增加10kpa左右，引风机造价增加30万元左右。

年运行维护费用主要包括以下几个方面：1）考虑余热利用换热器低温侧的设备腐蚀，约10年更换一半的受热面，折合到每年的费用为36万元；2）每年的安装运行维护费用按设备投资的1.5%计算，每年需要约11万元；3）引风机、循环水泵、凝结水升压泵每年的耗电费用约为81万元。

4.4 年费用计算年费用计算公式如下：a=p·i (1+i)n/((1+i)n-1)+r；a——年费用；p——初投资；r——年运行费；i——基准收益率，取7%；n——经济生产年，按20年。

经初步计算，安装烟气换热器后每台机组，年费用为204万元，每年净利润为39万元。

五、结论本工程采用烟气换热器后，节能、节水效果显著，具体指标如下：全厂发电效率提高0.27%；发电标准煤耗降低1.74g/kwh；每台机组年节约标煤量6333t；每台机组年节约水量15.8万t；每台机组年净利润39万元。

本文论述的依托项目，其标煤价320元/t，而国内很多非坑口电厂的标煤价到达了600~800元/t，由上文可知，如果采用烟气余热利用技术，收益可达200~300万元/年。

在煤炭和水资源日益宝贵的今天，如何实现资源的有效利用是国家和企业面临的重要难题。

烟气余热利用技术同时节约了宝贵的煤炭和水资源，并且其工程实施的可行性好，节能、节水效果显著，具有巨大的社会效益和经济效益。

回收锅炉烟道余热有一定的限制，排烟温度不能降得过低，当排烟温度低于烟气露点时会使换热设备产生低温酸腐蚀。

这一点应引起注意。

参考文献[1] 白玉.降低电站锅炉排烟温度的途径[j].华东电力,1996,24(7):43-45.[2] 段江.锅炉排烟温度高的原因分析[j].西北电力技术,2004,32(1):44.[3] 曾小中.热电站锅炉排烟温度过高原因分析及对策[j].华北电力技术,2004,(3):44-46.[4] 孙海天,马晓琴,史洪起.电站锅炉余热资源利用的研究[j].吉林电力,2001,(4):9-12.[5] 周振起.火电厂锅炉排烟余热利用的一种有效方法[j].节能,1996,24(7):43-45.[6] 李振强.降低锅炉排烟温度的措施及方法[j].热力发电,2003,32(7):41-42.作者简介：花秀峰，男，1977年4月生，江苏省邳州市，热能工程专业，工程师，主要从事ap1000压水堆核电站常规岛、超超临界等大型火电机组机务专业的设计工作。

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