国能山西电厂：塔式炉烟气余热梯级利用

项目案例简介：

国家能源集团山西电力有限公司所属国能山西神头第二发电厂有限公司#2机组锅炉改前排烟温度在环境温度20℃下达到152℃，夏季最高达到160℃左右。严重影响到了锅炉效率和全厂的经济性。

2023年，国家能源集团山西电力有限公司以“一种燃煤机组烟气余热利用系统”技术为基础组织相关单位对#2机组进行了烟气余热梯级利用改造。根据烟气余热等级的不同，利用烟气的余热分别加热给水、凝结水和冷空气。加热给水的换热器排挤#1、#2、#3三级高加的抽汽，加热凝结水的换热器排挤#6、#7低加的抽汽，提高汽轮机的做功能力。同时，空预器进口冷风温度提高至68.8℃，空预器冷端综合温度提高，空预器的防硫酸氢铵堵塞能力提高。

2024年2月，国家能源集团科学技术研究院有限公司对2号机组进行了改后的性能试验，试验结果显示：460MW负荷下，余热系统投切前后供电煤耗降低4.76g/kwh，达到了项目节能预期。

案例专题：2024年热电产业绿色低碳科技创新优秀案例汇编

选送单位：国家能源集团山西电力有限公司

项目名称和内容

项目名称：塔式炉烟气余热梯级利用

项目主要科技内容：

在SCR出口与空预器进口烟道之间增加空预器旁路烟道。

利用烟气的余热分别加热给水、凝结水和冷空气。

改造总体目标

通过提高锅炉效率和全厂的经济性，实现烟气余热的梯级利用。

主要创新点概述

在SCR出口与空预器进口烟道之间增加空预器旁路烟道，旁路烟道与空预器出口主路烟道汇合。在旁路烟道内沿烟气流动方向依次安装给水换热器（FGCA）、凝结水换热器（FGCB），在引风机后安装烟气冷却器（FGC1），在一二次风机出口至空预器间的冷风道内安装热媒水暖风器（AH）。FGC1与AH组成闭式循环。烟气在SCR处经过脱硝处理后分为两路，其中大部分烟气进入空预器进行换热，加热冷空气；另一部分进入旁路烟道。旁路烟道内的烟气首先进入FGCA，烟气横向冲刷FGCA换热管束，并将热量传递给管内的给水。FGCA来水取自给水泵出口的给水管道，在给水泵的作用下，经FGCA给水管道进入FGCA进口集箱，通过集箱分流后进入蛇形管，在FGCA蛇形管内自后向前流动并与流经管外侧的烟气进行换热，最后汇合至出口集箱，经回水管道返回至#1高加出口的给水管道，与主路给水混合后进入省煤器。烟气从FGCA出来后进入FGCB，烟气横向冲刷FGCB换热管束，并将热量传递给管内的凝结水。FGCB来水取自#5低加进口的凝结水，在升压泵的作用下，经FGCB的凝结水管道进入FGCB进口集箱，通过集箱分流后进入蛇形管，在FGCB蛇形管内自后向前流动并与流经管外侧的烟气进行换热，最后汇合至出口集箱，经凝结水管道返回至除氧器进口凝结水管道。空预器和旁路烟气混合后的烟气进入后续的除尘器了引风机。引风机出口烟气进入FGC1，烟气横向冲刷FGC1管束，并将热量传递给管内的闭式循环水。加热后的闭式循环水在增压泵的作用下进入AH。通过AH，闭式循环水将热量传递给冷空气，升温后的冷空气进入空预器，降温后的闭式循环水返回到FGC1继续吸热。

原理图和流程图如下所示：

应用情况及可推广前景简述

（1）余热利用效率高。抽取空预器进口的高温烟气作为旁路烟气，可用于直接加热给水，大大提高了能量的利用效率。

（2）余热可实现梯级利用。将温度高的烟气进行余热利用加热给水，再将低温烟气进行余热利用加热凝结水，使热量得到了梯级利用。

（3）缓解空预器低温腐蚀。提高了空预器进口冷风温度，避免了空预器的低温腐蚀问题。

推广：可根据燃煤机组的实际情况结合本成果对机组进行烟气余热梯级利用节能改造，达到降低机组能耗目的。

经济效益及社会效益情况

1.节煤收益

项目实施后的年节煤收益为：

表1 烟气余热梯级利用技术节煤量及收益

2.节电收益

改造完成后，引风机的电耗下降是两方面的原因造成的：一方面是由于改造后引风机进口烟气温度由改前的152℃降低到124℃，使进入引风机的烟气体积流量下降；另一方面是由于锅炉烟气阻力的下降。

烟风阻力的降低是由于增加了空预器的旁路烟道，使主路空预器的烟气阻力大幅度降低，阻力与流速的平方呈正比，改造后烟气差压降低254Pa。

表2 烟气余热梯级利用技术引风机电费收益

3.节水收益

由于改造完成后，进入脱硫塔进口的烟气温度下降，脱硫塔喷水量下降，具体的收益情况如下表所示：

表3 烟气余热梯级利用技术脱硫塔水耗收益

综上所述，烟气余热梯级利用技术，节煤收益为539.3万元，节水收益为33.14万元，引风机电耗收益45.07万元，烟气余热梯级利用技术总收益为：617.51万元。

除此之外，由于机组煤耗的降低，每年机组的CO2排放量也会下降，为“双碳”目标做出贡献。

项目案例获专利及奖励情况

专利：

1、实用新型专利：《一种燃煤机组烟气余热利用系统》ZL202320821740.6

2024年9月3日由中国电力企业联合会组织评选的2024年煤电机组节能降碳、灵活性、供热改造“三改联动”技术改造典型案例发布，应用“一种燃煤机组烟气余热利用系统”技术的国能山西神头第二发电厂有限公司#2机组塔式炉烟气余热梯级利用节能改造入选中电联2024年煤电机组“三改联动”节能降碳改造示范案例。

选送单位简介：

国家能源集团山西电力有限公司成立于2009年7月，2009年—2021年为分公司建制，2021年3月25日改制为国家能源集团全资子公司。作为国家能源集团在晋二级管理机构，山西公司代表集团公司对区域内煤炭、电力、铁路、环保、科研等24家企业履行统筹协调职责，负责建立各产业高效协同机制，同时直接负责集团在晋5家在运火电企业、3家新能源企业、1家市政供热公司、1家能源销售公司和1家热电项目的资产经营管理及相关产业投资开发。