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摘 要

锅炉运行往往会引起许多问题，其中最普遍的就是排烟温度过高，使之无法有效利用排烟，从而使锅炉的热效应降低。所以，利用烟气余热这一项目不仅能有效的避免这些问题，还能增强机组的经济性。本课题将在空气预热器和除尘器之间竖直烟道安装低温省煤器，回收锅炉烟气余热，其中回收的热量用于加热凝结水。本文结合本课题的工艺参数，通过比较不同形式的低温省煤器，对换热器部分进行计算（换热性能、阻力、尺寸大小），并根据换热器使用环境提出了换热器所使用的材质，同时提出了换热器布置方案。依照DL5000-2000《火力发电厂设计技术规程》等标准设计出适合该机组烟气余热回收的低温省煤器，并分析该方案经济效益，给出工艺流程图、设备装备图等图纸。

关键词：低温省煤器 烟气回收 热电厂

Design of Low Temperature Economizer for 300MW Unit

Abstract

Boiler operation may causes many problems, and the most common one is the excessive fuel consumption which results in the low efficiency of fuel consumption reuse and heat effect. The program of making full use of the fume waste heat can not only avoid these problems but also improve the operational efficiency of the unit. This thesis aims to reuse the fume waste heat by adding a vertical flue pipe to install the low temperature economizer between the air preheater and the precipitator. The reused heat can serves for heating the condensate water. By the comparison of various low temperature economizer and the consideration of the technological parameter, the heat exchange including the heat transfer performance, the resistance and the size is calculated to come up with a proper design which uses the correct material according to the techn0logical environment. This thesis is on the basis of DL5000-2000 Thermal Power Plant Design Technical Regulations and other standards aiming to design low temperature economizer which can make full use of the fume waste. The economy efficiency and the process flow chart and equipment drawings are also involved.

Key words: low temperature economizer; flue gas recovery; thermal power plan

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.1.1课题研究背景 1

1.1.2低温省煤器研究意义 1

1.2低温省煤器的研究现状和应用现状 2

1.2.1低温省煤器的研究现状 2

1.2.2低温省煤器的应用现状 2

1.3本文的研究内容和主要工作 3

第二章 低温省煤器设计 5

2.1设计参数 5

2.2烟气余热回收系统设计 5

2.3低温省煤器的结构设计 7

2.4低温省煤器的传热设计计算 8

2.4.1热负荷计算 8

2.4.2 H型翅片管选型 8

2.4.3迎风面积和迎风风速 9

2.4.4管外换热系数计算h 10

2.4.5 翅片效率η_f的计算 10

2.4.6以基管外表面为基准的管外换热系数h_o 11

2.4.7管内换热系数的计算h_i 12

2.4.8计算传热系数U_o(以基管外表面为基准) 13

2.4.9换热器的传热温差△T 13

2.4.10传热面积的计算 14

2.5低温省煤器的阻力计算 15

2.6本章小结 15

第三章 经济效益分析 17

3.1设备本体成本报价 17

3.2 回收烟气热功率 17

3.3 凝结水的水流量 17

3.4 THA工况节煤量 18

3.5 净节煤量 18

3.6 节能效益汇总 18

第四章 总结 20

参考文献 21

附录 24

致 谢 27

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.1.1课题研究背景

电力作为能源革命的核心不仅与人们的生活息息相关，更是衡量我国经济发展程度的重要指标。2016年全国发电量突破6万亿千瓦时，增长速度从上年的0.3%，提升到5.6%。据2016年全国能源生产数据显示，我国的发电量在去年全年实现大幅度回升，其中火电更是实现增速转负为正。究其原因主要是因为实体经济快速发展，带动了全社会用电量的增加。

火力发电增速由2015年的下降2.6%转为增长3.6%;2015年，全国火力发电累计产量为42，101.9亿千瓦时，同比降低了2.8%;2016年1-8月，累计产量为28，639亿千瓦时，同比降低了0.5%。预计，2017年火力发电量将达到41，738亿千瓦时，未来五年(2017-2021)年均复合增长率约为-0.49%，2021年火力发电量将达到40，933亿千瓦时^[1]。由上述数据不难看出，火力发电的增速有了质的提升，并呈显著上升趋势，具体表现为煤炭需求量的增加。

1.1.2低温省煤器研究意义

我国许多电站锅炉的排烟温度高于设计值，约比设计值高20~30℃，所以，降低排烟温度对于节约燃料、降低污染具有重要的实际意义^[2]。排烟损失是锅炉运行中最重要的一项热损失，一般约为5%～12%，占锅炉热损失的60%～70%,影响排烟热损失的主要因素是排烟温度，一般情况下，排烟温度每增加10℃，排烟热损失增加0.6%～1.0%，相应多耗煤1.2～2.4g/kWh^[3] 。在锅炉尾部烟道加装低温省煤器，可以达到深度回收烟气余热、增加发电量、降低煤耗、节省脱硫水耗、保护烟囱的目的。^{[3] [4]}

1.2低温省煤器的研究现状和应用现状

1.2.1低温省煤器的研究现状

在低温省煤器研究早期，林万超与赵海军作为国内第一批研究者做出了巨大的贡献。林万超^[5]阐述了余热的多级利用的重要性以及梯度开发概念，并且得出了余热的计算公式。他指出，在不同的连接方式下，低温换热器呈现不同的特征且各有利弊。同时在低温省煤器的有效防腐方面也给出了实用性的意见。赵海军^[6]则在余热的利用方面更加注重实践的运用。他主要通过初步设计与计算分析了不同位置的省煤器的可行性及利用率。其中着重阐述了省煤器在空气预热器与除尘器之间的效用与可行性分析。

在低温换热器的设计优化方面，潘凤红^[7]刘冲冲等^[9]提出低温换热器制作材料的创新。因其在稍低于烟气露点温度的环境下运行，所以在选材上必须选用耐酸腐蚀性能较强的耐酸不锈钢材料，如1Cr18Ni9Ti不锈耐酸钢作为制作材料。为了解决灰尘在省煤器的阻碍作用，潘凤红改变了蛇形受热面管子的位置，利用螺栓钩子将其固定于箱子内部。王明健和刘德刚^[8]对换热面管的低温腐蚀、换热面管的过度磨损、换热面管的积灰、整个系统布置方案，方面做了详细的分析，最终给出了最终优化设计方案，并对其做了实际应用和经济性分析和实际运行中的注意事项。

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