摘要：为了发掘机组能耗指标潜力，进一步优化系统设计，落实能耗指标挖潜工作，本文针对目前锅炉烟气消白技术的现有设备，将原设计空预器出口烟气冷却器作为低温省煤器用，在引风机出口处新设置烟气冷却器与湿式电除尘器出口水平烟道上的烟气再热器作为新的烟气余热利用，提高机组经济性提供参考。
关键词：烟气利用；烟气冷却器；阻力；费用
一、前言
某电厂已设计的烟气余热利用系统：烟气余热利用系统为闭式热媒水循环系统，在空预器出口烟道上设烟气冷却器，在湿式电除尘器出口水平烟道上设烟气再热器。通过闭式热媒水循环系统，在烟气冷却器处将电除尘器进口烟气温度由115℃冷却降低至90℃；在烟气再热器处将闭式热媒水温度由95℃冷却至70℃，烟气温度由48℃加热至70.8℃。
拟优化后的烟气余热利用系统：在引风机出口烟道上新设烟气冷却器，在湿式电除尘器出口水平烟道上设烟气再热器，通过闭式热媒水循环系统，在烟气冷却器处将脱硫塔进口烟气由96℃冷却至80℃，在烟气再热器处将烟气温度提升到63℃。将空预器出口烟道上原来的烟气冷却器改为低温省煤器，将凝结水温度从70℃加热到95℃。
二、计算分析
1、引风机出口处设置烟气冷却器的空间
在现有引风机出口烟道上水平段高8米*宽7.8米，烟道长度10米以上，在该处设烟气冷却器，冷却器截面高12.5米*宽7.8米，管长按7.8米。
烟气冷却器烟气量按2084260.2Nm3/h，进口烟温为96℃，出口烟温80℃左右（可微调），水侧进口水温60℃，出口水温80℃，水量554t/h。换热管全部采用2205双相不锈钢材质，总换热面积22285m2。
2、引风机阻力分析
（1）BMCR工况
1）SCR正常阻力为800Pa，增加一层附加催化剂层后阻力为1000Pa，净增阻力200Pa；
2）空预器正常阻力为1100Pa，净增阻力200Pa；
3）低温省煤器正常阻力为350Pa，阻力净增加值按35Pa；
4）烟气再热器正常阻力为400Pa，阻力净增加值为40Pa；
5）引风机出口烟气冷却器正常阻力为550Pa，烟气冷却器进出口2个90°直角弯头阻力和为200Pa，则净增烟气阻550Pa＋200Pa＝750Pa；烟气冷却器阻力净增加值为55Pa；
上述5项阻力净增加值为200＋200＋35＋40＋55＝530（Pa），则BMCR工况烟气系统总阻力为8771＋750＋530＝10051（Pa）；
6）BMCR工况引风机轴功率：9940kW
7）BMCR工况引风机轴功率净增9940-8920＝1020（kW）。
（2）BRL工况
1）在BRL工况下，引风机出口垂直烟道上增设烟气冷却器后，烟气冷却器本体阻力为490Pa，烟气冷却器进出口2个90°直角弯头阻力和为178Pa，则净增烟气阻力490Pa＋178Pa＝668Pa。
2）BRL工况烟气系统总阻力：8575＋668＝9243Pa，压头裕量系数为（10375/9243-1）×100%＝12.2%，压头裕量系数降低了20%－12.2%＝7.8%。
3）BRL工况引风机轴功率：8621kW
4）BRL工况引风机轴功率净增8621-8337＝284（kW）。
根据上计算可知，引风机出口垂直烟道上增设烟气冷却器后：在极端工况（锅炉最大工况且部分设备累计阻力增加530Pa，新增烟气冷却器阻力750Pa）：烟气系统净增阻力1280Pa（含附加），引风机轴功率净增1020kW；在BRL工况烟气系统净增阻力668Pa，引风机轴功率净增284kW，压头裕量系数为12.2%。按引风机新的工作参数，最大出力时风机轴功率为9940kW，BRL工况风机轴功率为8621kW，原来所配风机和电动机（电机功率12500kW）可满足烟气系统阻力增加要求，原引风机维持不变。
3、烟囱前烟气温度
计算结果（单台炉）：烟气再热器面积不变，但是没有余量，出口烟温由原来70.8℃降低至63℃。
4、脱硫水平衡
核算吸收塔进口烟气温度由90℃降低至80℃，脱硫系统需要向外排水约9.4t/h，为负平衡。经过对系统优化分析，除雾器冲洗水设计时有一定余量，后期可根据运行情况及时调整冲洗水量；三期脱硫系统可将一部分滤液水补充至一、二期滤液水系统，消纳剩余水量。
5、烟气余热利用后（低温省煤器）汽机热平衡图
计算后认为汽机回热系统可以接受来自空气预热器烟气冷却器的热量：凝结水从9号低加出入口混合后（70℃），进入烟气冷却器，再回到7号低加入口（95℃）。汽轮机热耗由原来7550.9kJ/（kW∙h）降低至7528.4kJ/（kW∙h）。见汽机热平衡图如下：
三、费用核算
1、增加烟气冷却器后，引风机轴功率增加284KW，厂用电率增加了0.04%，增加低温省煤器后汽机热耗调整值降低了22.5KJ/KWh。供电煤耗降低了0.73g/KWh。
2、每台机组每年节约原煤以及节约费用：
节约原煤：（6500*660000*0.73/1000000）*29307.6/22810=4023.8吨。
按照原煤价格每年节约人民币（税后）：4023.8*387/10000=155.72万元。
备注：利用小时按照最近三年平均小时数计算，原煤（税后）价格按照最近三年原煤均价计算。
3、烟气冷却器厂家初步估计管箱本体设备重约220吨，本体费用220*4.5=990万元，烟道75×1.2=90万元，平台扶梯30×1.2=36万元，用于低温省煤器侧改造用的增压泵、管道阀门管道及附件等250万元，安装85万元，总计1451万元。
4、回收期
1451/155.72=9.3（年）
经过计算9.3年后收回成本。
四、结论
在引风机出口新增设烟气冷却器，整体机组供电煤耗降低了0.73g/KWh，每台机组每年节约原煤4023.8吨，机组运行9.3年后收回成本；机组供电煤耗将降低至287.31g/KWh，在同类型空冷机组中供电煤耗保持先进水平。
参考文献：
[1]陕西国华锦界能源有限责任公司#5、#6锅炉说明书.
[2]陕西国华锦界能源有限责任公司#5、#6锅炉技术协议.
[3]陕西国华锦界能源有限责任公司#5、#6锅炉引风机技术协议.
[4]陕西国华锦界能源有限责任公司#5、#6锅炉烟气冷却器技术协议.
[5]陕西国华锦界能源有限责任公司#5、#6锅炉烟气再热器技术协议.
作者简介：
高贤亮，男，（1971.01-）甘肃永登人，本科，工程师，研究方向：火电厂锅炉安全经济运行、节能、环保。
论文作者:高贤亮
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
标签：烟气论文; 冷却器论文; 阻力论文; 工况论文; 引风机论文; 国华论文; 省煤器论文; 《电力设备》2019年第16期论文;