当前节能降耗已成为企业的生存之本，只有在节能降耗、提高效益的基础上，才能适应激烈的市场竞争，增强企业的生存发展能力。目前国内各燃煤发电厂已陆续开始对运行机组低温余热装置进行改造，对新建机组设计安装低温余热装置。国电建投内蒙古能源有限公司布连电厂（以下简称布连电厂）燃煤空冷机组煤电一体化项目是蒙西地区首次在600 MW以上超临界机组设计安装烟气余热回收装置。该装置投运以来，机组运行安全、稳定，经济性明显提高，能源消耗减少，发电成本明显降低。本文以布连电厂的烟气余热利用系统为例进行分析，对不同情况下烟气余热利用系统的选型提出建议。

对于排烟温度正常，且排烟温度降低对除尘器效率不会造成影响的机组，利用烟气余热直接加热凝结水系统，需要将凝结水管道从汽机房引至脱硫岛并接回。布连电厂选择该种余热利用系统，取得了节能、节水的效果。

部分烟气不经过空气预热器，直接进入旁路省煤器中，旁路省煤器包括低压凝结水换热器和高压给水换热器。旁路省煤器布置在回转式空气预热器旁边。由于给水温度会影响旁路换热器的烟气出口温度，为了进一步降低烟气温度，采用“给水+凝结水”两级换热。该换热方式可排挤更高抽汽压力的抽汽，提高被排挤部分抽汽的做功能力，烟气热利用率同时得到提高^[1]。

对于常规设计管道较长，且整个系统设计压力较高的机组，系统设计压力需和凝结水系统设计压力保持一致，管道和阀门均需按照高压力等级设计；同时烟气余热利用装置工作环境恶劣，会给主系统的安全性带来一定隐患，此时可选择两级闭式循环加热系统。

具体操作为：在静电除尘器入口设置第一级烟气余热换热器，随着排烟温度降低，飞灰比电阻数值将会有一定程度的下降，从而提高除尘效率；同时由于烟温降低，使得烟气体积减小，从而减小引风机和增压风机（如有）的电动机功率。但是考虑到后续设备如引风机等系统的安全性，第一级烟气余热换热后烟温需确保在酸露点以上，同时需在脱硫吸收塔前设置第二级烟气余热换热器。

利用烟气余热加热热网循环水时，汽轮机房内板式换热器进、出口阀门关闭，旁路阀打开，热网水旁路板式换热器直接与烟气进行换热，热网系统设计压力较凝结水系统设计压力低很多，因此系统投资更低。同时，由于热网水替代了品质更高的中压缸排汽，根据等效焓降理论，此时回收的烟气热能利用率更高^[2]。

布连电厂一期工程2×660 MW超超临界直接空冷机组于2013年6月投入商业运行，锅炉采用北京巴威锅炉厂制造的前、后墙对冲燃烧超超临界参数锅炉。在脱硫塔之前安装烟气热能回收装置，通过烟气与凝结水换热，提高凝结水温度，减少汽轮机低压加热器抽汽，达到节能、节水的目的。余热利用系统中凝结水换热器布置在6号与7号低压加热器之间，采用串联布置，凝结水换热器本身及烟气换热系统均设置旁路系统，并布置再循环系统。低负荷工况下，为防止排烟温度太低造成低温腐蚀，可以采用烟气旁路运行或凝结水换热器旁路运行方式；高负荷工况下，如果经过低温换热器的排烟温度低于酸露点，可采用凝结水换热器再循环方式提高排烟温度；当机组在大于80%负荷工况下运行时，采用全换热方式投入运行，以达到设计要求^[3]，烟气余热利用系统设计参数见表 1，结构示意图见图 1。

表1(Table 1)

表 1 烟气余热利用系统设计参数

表 1 烟气余热利用系统设计参数

图1(Figure 1)

图1 烟气余热利用系统结构示意图

采用等效焓降法进行热经济性分析，将排烟余热作为外部热量输入系统，而锅炉的有效热量不变。按照等效焓降原理，只需计算出各低加的抽汽效率，即可计算出汽轮机多发的功率，从而计算出煤耗的节省量^{[4, 5]}。

在4种不同工况下对机组进行了投、退烟气余热装置热耗试验，试验数据见表 2。试验结果表明，在4种不同工况下投烟气余热装置，机组热耗均有明显降低。

表2(Table 2)

表 2 烟气余热利用装置投、退对机组热耗影响

表 2 烟气余热利用装置投、退对机组热耗影响

在机组600 MW负荷工况下进行了3次投、退烟气余热利用装置时脱硫装置耗水量变化测试，试验数据见表 3。由表中数据可知，机组在600 MW负荷工况下运行时，投入烟气余热利用装置时脱硫装置耗水量（2 台机组）约减少60 t/h，节水率达到约40%。

表3(Table 3)

表 3 600 MW工况下投、退烟气余热利用装置时机组脱硫装置耗水量及节水量（2台机组）

表 3 600 MW工况下投、退烟气余热利用装置时机组脱硫装置耗水量及节水量（2台机组）

以布连电厂2×660 MW等级机组为例，机组在额定工况下运行时发电煤耗可降低约1.52 g/kWh，按机组年利用小时数4500 h计算，2台机组每年可节约标煤约8200 t，当地标煤价格按照500 元/t 估算，折算每年可节约燃料费410万元。

加装烟气余热利用装置后，脱硫装置在夏季满负荷工况下可节水60t/h（2台机组），对缺水地区同类机组相关改造意义深远。

采用烟气余热利用系统，不仅在降低排烟温度、节能降耗及提高机组热经济性等方面具有明显的经济意义，节约了大量燃料费用，而且由于在同等发电量或者供热量情况下，降低了污染物排放量，社会环境效益显著。

针对今后机组低温余热装置选型布置及改造提出以下建议。

（1） 对新建的电厂建议同步安装烟气余热利用系统，采用两级加热器，达到节能减排效果。

（2） 对于改造工程，要合理优化烟气余热利用装置，尽可能减小烟气阻力；核算是否需要改造引风机或利用引风机裕量。

（3） 对于排烟温度正常的改造工程，建议采用一级加热方案，即采用加热凝结水方案；如排烟温度偏高，影响除尘器正常投运，建议采用二级加热方案，即采用加热凝结水方案；如果在严寒地区，可考虑采用加热器联合加热冷风方案。

烟气余热利用装置对煤质的适应性比较广，以烟煤、褐煤等为主要燃用煤质的机组均适用。可针对不同机组的实际情况，对低温省煤器的系统设置方案及设备选型进行优化，使设备性能达到最佳水平。