余热利用在锅炉汽水系统热平衡法中的计算

摘 要：通过利用蒸汽锅炉余热深度的节能效果原理进行热力学分析，来选定锅炉的运行工况，并且其节能效果采用集成方式分析的方法评价的不同烟气余热。为不同烟气余热情况下集成方式的选取和分析提供了一定的理论依据和应用基础。

关键词：蒸汽锅炉；热平衡法；余热利用

0 前言

鲁新矿在不同条件下通过利用锅炉烟气余热深度的方式选取不同的余热回收方式。在各种余热回收方式中最易行、最简洁的方案就是采用换热器替代原来的石膏烟气系统中的烟气-湿法石灰石--烟气换热器（GGH）回采之前的一部分烟气余热。 通过调查烟气余热加热汽水系统凝结水的余热利用不同方式，低压加热器在加热凝结水中的差别以及不同的凝结水系统串并联集成余热利用系统的方式差异，在一定程度上都有显著的节能效果差距，并具有统计学意义，因此集成方式的选取在不同烟气余热采用上需要根据实际的工况、余热利用的出口温度显得极其重要。

本文章首先介绍热力学的等效恰降法，分析并提出了余热利用的汽水系统热平衡法，并利用传导热学的相关知识指出系统集成部分的制约条件，利用余热系统集成公式进行分析计算不同情况下的烟气余热利用度，从而计算出不同条件下的烟气余热的节能效力，为鲁新矿锅炉选取适应一定条件下的烟气余热集成方式提供了一定的理论基础和实际应用的依据。

1 余热利用节能效果的计算方式——汽水系统热平衡法

汽水系统热平衡法的原理是改变原有锅炉汽水系统的结构，将烟气余热深度利用系统引申到原汽水系统热平衡公式中，并通过计算不同烟气余热在整个汽水系统中的热平衡而得出不同的余热利用值，从而评价其节能效果。

（1）余热回收系统中的加热凝结水流量。

Dd——加热凝结水流量（kg/h）；

Hout——凝结水焓值（kJ/kg）（此处为在余热回收换热器出口处，流入凝结水管路中回收系统加热水的接点洽值计算公式，非定值）；

hin——凝结水在余热回收换热器进口处的恰值（kJ/kg）（余热回收系统中凝结水流入处恰值计算公式，非定值）；

（2）凝结水在汽机侧低压加热器的流量。

Ddj=Dc-Dd

Ddj——凝结水在低压加热器流量（kg/h）；

利用原汽水系统热平衡法带入上述两个公式，从而计算得出锅炉整合入烟气余热利用系统后的功率。

（3）煤耗变化量。

B——标准燃煤量（t/h）；

Peo——原始系统的发电功率（MW）；

Pel——整合余热利用系统入原系统的发电功率（MW）

2 烟气余热利用在凝结水系统中的限制

烟气向介质凝结水放热，使得烟气余热利用受到传热的约束。烟气在传导热量的过程中，必然会消耗一定得热量，而这部分热量被凝结水吸收，因此通过计算在余热回收换热器入口温度、出口温度，即可得出所消耗的热量，这也就使得烟气在传热系统中必然受到一定的能量制约。

3 锅炉余热深度利用在节能效力方面的深层分析

锅炉排烟温度直接影响系统中余热的深度利用，节能潜力程度也会因余热回收系统可用热量随排烟温度的变化而发生变化，计算得出的节能效果差异显著；另外烟气可用热量的最大值由拾值变化进行表征，而传热效果必将影响热量的实际利用量，因此实际利用量随换热损耗增加而降低，并受到加热器温差变化和汽水系统不同连接方式的约束及限制。

4 结论

（1）在传热过程中，烟气余热利用只有在以下条件达到最大程度化：热介质烟气的最高温度大于凝结水在余热回收换热器中的出口温度，同时满足其最低温度要低于换热器入口处的凝结水温度，从而实现余热利用最大化；并且凝结水系统与余热利用系统相整合后，凝结水系统中的加热水流量小于和（或）等于原系统中的总凝结水流量。

（2）凝结水流量和温度等因素将会约束和限制汽水系统与低温烟气余热回收系统的联接，不同系统的换热器效率也会影响回收热量，而节能效果的潜力大小因不同的系统联接方式有着显著差异。因此在满足当前限制条件的情况下，尽可能加热上一级换热器同事并更换上一级的抽汽可带来最优化的节能效果。

参考文献：

[1]刘伟，冯圣红.蒸汽锅炉连续排污余热回收分析 [J].暖通空调，2010：40-1.

[2]凌廷佐，蒸汽锅炉的维护与管理 [J].机械制造，199（03）：184.

[3]曹雷.30T蒸汽锅炉技术改造[J].石油石化节能，2011（11）.

作者简介：梁永胜（1974—）男，山东济宁人，助理工程师，从事煤矿机电工作。

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