燃煤電站余熱資源的熱力學評估、能級提升與高效利用.pdf

1、高效回收利用燃煤電站低品位余熱資源是提高燃煤電站能量轉化效率的有效途徑。本論文以如何實現(xiàn)燃煤電站低品位余熱資源的高效利用為核心，基于熱力學第一、第二定律，對燃煤電站中主要余熱資源（煙氣與蒸汽余熱）開展了熱力學評估，并根據“能量對口、梯級利用”的原則，從“物理能與化學能綜合能級提升”的角度對低品位余熱利用的節(jié)能機理進行了研究，并提出了適應于燃用不同煤種、不同冷卻方式電站的煙氣、蒸汽余熱高效利用的系統(tǒng)集成思路。
　　在分析電站余熱資源

2、熱力學特點的基礎上，指出了余熱利用系統(tǒng)節(jié)能效果不僅與回收余熱的“量”有關，更與回收的余熱返回熱力系統(tǒng)中的“質”有關。提出了通過空氣預熱器分級布置的尾部受熱面煙氣余熱利用系統(tǒng)（優(yōu)化余熱利用系統(tǒng)Ⅰ），改變了低溫省煤器利用煙氣的溫度范圍，使低溫省煤器可加熱更高溫度凝結水，節(jié)省更高級回熱抽汽，實現(xiàn)了煙氣余熱的“能級提升”利用;通過對鍋爐尾部受熱面換熱溫度區(qū)間的進一步合理分配，提出了利用煙氣余熱提高入爐空氣溫度的系統(tǒng)集成方式（優(yōu)化余熱利用系統(tǒng)Ⅱ）

3、，進一步實現(xiàn)了煙氣余熱的“能級提升”利用;通過圖像(炯)分析方法，從熱力學第二定律的角度闡釋了優(yōu)化余熱利用系統(tǒng)的節(jié)能機理。針對某1000MWe超臨界機組采用優(yōu)化余熱利用系統(tǒng)的熱力學及技術經濟性展開分析討論，結果表明:利用本研究提出的余熱優(yōu)化利用系統(tǒng)Ⅰ和Ⅱ時（煙氣溫度降低到95℃），機組凈效率較常規(guī)煙氣余熱利用電站分別增加0.2和0.4個百分點，年凈收益分別較常規(guī)煙氣余熱利用電站分別增長1000萬和1250萬元。
　　提出了一種普適

4、的燃煤電站余熱“能級提升”利用的節(jié)能新思路，即對中高水分的煤在入爐前采用預干燥措施，通過減少煤燃燒過程中用于蒸發(fā)煤中水分的燃燒熱損失，提高燃煤電站的效率;從“物理能、化學能綜合能級提升”的角度闡釋了原煤預干燥這“源頭節(jié)能”思路的節(jié)能機理，揭示了低品位能源利用過程中的熱力學基本規(guī)律，拓展了熱力學基礎理論在電站余熱利用系統(tǒng)中的應用;同樣地，對機組采用入爐煤預干燥過程的熱力學及技術經濟性進行分析討論，結果表明:采用煙氣余熱（煙氣溫度降低到95

5、℃）干燥入爐煤時，預干燥機組凈效率較參比機組增加0.9個百分點，年凈收益較參比機組增加約2800萬元。此外，論文還討論了燃用不同煤種電站采用原煤干燥技術后電站主要設備熱力性能變化，并通過理論推導得出原煤中水分含量對原煤發(fā)熱量、鍋爐效率、廠用電率及機組熱力學性能的影響規(guī)律。
　　針對超臨界、超超臨界機組中抽蒸汽干燥入爐煤系統(tǒng)展開熱力學分析，結合燃煤電站回熱循環(huán)與干燥系統(tǒng)自身的能量利用與轉化特性，對干燥設備的抽汽汽源進行優(yōu)化;通過增設

6、輔助蒸汽循環(huán)系統(tǒng)，降低干燥設備及部分回熱加熱器抽汽溫度，從而降低蒸汽熱量回收過程的(炯)損失，并對利用增設輔助蒸汽循環(huán)的某600MWe褐煤蒸汽預干燥機組展開熱力學分析及技術經濟性評價，結果表明:通過增設輔助蒸汽循環(huán)，干燥設備的(炯)損失由原來的14.23MWth降為13.25MWth，機組熱效率較常規(guī)抽蒸汽干燥入爐煤電站增加0.3個百分點，年凈收益增加約625萬元。
　　基于直接空冷機組凝汽器背壓高、排汽溫度高等特點，提出了利用空