燃煤电站余热资源的热力学评估、能级提升与高效利用

发布时间：2020-07-23 05:54

【摘要】：高效回收利用燃煤电站低品位余热资源是提高燃煤电站能量转化效率的有效途径。本论文以如何实现燃煤电站低品位余热资源的高效利用为核心,基于热力学第一、第二定律,对燃煤电站中主要余热资源(烟气与蒸汽余热)开展了热力学评估,并根据“能量对口、梯级利用”的原则,从“物理能与化学能综合能级提升”的角度对低品位余热利用的节能机理进行了研究,并提出了适应于燃用不同煤种、不同冷却方式电站的烟气、蒸汽余热高效利用的系统集成思路。在分析电站余热资源热力学特点的基础上,指出了余热利用系统节能效果不仅与回收余热的“量”有关,更与回收的余热返回热力系统中的“质”有关。提出了通过空气预热器分级布置的尾部受热面烟气余热利用系统(优化余热利用系统Ⅰ),改变了低温省煤器利用烟气的温度范围,使低温省煤器可加热更高温度凝结水,节省更高级回热抽汽,实现了烟气余热的“能级提升”利用：通过对锅炉尾部受热面换热温度区间的进一步合理分配,提出了利用烟气余热提高入炉空气温度的系统集成方式(优化余热利用系统Ⅱ),进一步实现了烟气余热的“能级提升”利用；通过图像(?)分析方法,从热力学第二定律的角度阐释了优化余热利用系统的节能机理。针对某1000MW。超临界机组采用优化余热利用系统的热力学及技术经济性展开分析讨论,结果表明：利用本研究提出的余热优化利用系统Ⅰ和Ⅱ时(烟气温度降低到95℃),机组净效率较常规烟气余热利用电站分别增加0.2和0.4个百分点,年净收益分别较常规烟气余热利用电站分别增长1000万和1250万元。提出了一种普适的燃煤电站余热“能级提升”利用的节能新思路,即对中高水分的煤在入炉前采用预干燥措施,通过减少煤燃烧过程中用于蒸发煤中水分的燃烧热损失,提高燃煤电站的效率；从“物理能、化学能综合能级提升”的角度阐释了原煤预干燥这“源头节能”思路的节能机理,揭示了低品位能源利用过程中的热力学基本规律,拓展了热力学基础理论在电站余热利用系统中的应用；同样地,对机组采用入炉煤预干燥过程的热力学及技术经济性进行分析讨论,结果表明：采用烟气余热(烟气温度降低到95℃)干燥入炉煤时,预干燥机组净效率较参比机组增加0.9个百分点,年净收益较参比机组增加约2800万元。此外,论文还讨论了燃用不同煤种电站采用原煤干燥技术后电站主要设备热力性能变化,并通过理论推导得出原煤中水分含量对原煤发热量、锅炉效率、厂用电率及机组热力学性能的影响规律。针对超临界、超超临界机组中抽蒸汽干燥入炉煤系统展开热力学分析,结合燃煤电站回热循环与干燥系统自身的能量利用与转化特性,对干燥设备的抽汽汽源进行优化；通过增设辅助蒸汽循环系统,降低干燥设备及部分回热加热器抽汽温度,从而降低蒸汽热量回收过程的(?)损失,并对利用增设辅助蒸汽循环的某600MWe褐煤蒸汽预干燥机组展开热力学分析及技术经济性评价,结果表明：通过增设辅助蒸汽循环,干燥设备的(?)损失由原来的14.23MWth降为13.25MWth,机组热效率较常规抽蒸汽干燥入炉煤电站增加0.3个百分点,年净收益增加约625万元。基于直接空冷机组凝汽器背压高、排汽温度高等特点,提出了利用空冷机组凝汽器余热对入炉煤进行预干燥处理系统,在有效回收部分空冷余热的同时,降低入炉煤水分,并以某600MW。亚临界空冷机组为例,对空冷预干燥机组的热力性能及技术经济性开展分析讨论,结果表明：当入炉煤水分从39.5%降低至31.5%时,空冷预干燥机组较未干燥机组净出功增加19.7MWe,年净收益可达4200万元。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM621
【图文】：

燃煤电站系统中有着丰富的余热资源，包括各子系统产生的废水、废气（汽）、逡逑和废渣，其中最大的热量损失是燃煤发电系统冷端损失，即燃煤锅炉排烟和汽轮逡逑机凝汽器排汽损失。图１－１给出了燃煤电站能量损失分布图，图中可Ｗ明显看出：逡逑锅炉排烟和凝汽器排汽损失占系统整体损失的８０％Ｗ上，其余能量损失总和只占逡逑系统整体损失的２０％左右。因此，含理高效地回收利用锅炉排烟和凝汽器排汽对逡逑余热提高燃煤电站余热利用水平至关重要。在本课题研究中，重点关注锅炉排烟逡逑和凝汽器排汽这两种电站主要余热资源的回收利用。逡逑

本文编号：2766944