《燃煤機(jī)組煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)能效分析導(dǎo)則》編制說明

燃煤機(jī)組煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)能效分析導(dǎo)則

編?制?說?明

《燃煤機(jī)組煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)能效分析導(dǎo)則》編寫組

2022.111.編制背景

鍋爐排煙熱量利用是現(xiàn)代大型燃煤電站節(jié)能降耗的有效措施。通過熱能梯級

利用減少煙氣換熱的不可逆損失，可提高余熱回收利用系統(tǒng)節(jié)能效果，是提高系

統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的主要方向。國際上，以德國科隆Nideraussem燃燒褐

煤發(fā)電機(jī)組為代表，采用與空氣預(yù)熱器并聯(lián)的旁路煙道，把部分高溫?zé)煔夥至魅?/p>

旁路煙道后依次與給水和凝結(jié)水進(jìn)行熱交換，充分利用煙氣余熱來增加機(jī)組發(fā)電

量。國內(nèi)新建大型燃煤發(fā)電機(jī)組廣泛采用了機(jī)爐深度耦合的煙氣余熱梯級利用系

統(tǒng)設(shè)計(jì)，各發(fā)電集團(tuán)也在同時(shí)積極推進(jìn)在役燃煤機(jī)組開展煙氣余熱梯級利用的節(jié)

能改造。

對于燃煤機(jī)組煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)的能效評價(jià)，現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)體系從能量轉(zhuǎn)

換和守恒的觀點(diǎn)出發(fā)，將燃煤機(jī)組劃分為鍋爐、汽輪機(jī)兩個(gè)子系統(tǒng)，分別計(jì)算對

鍋爐效率和汽輪機(jī)熱耗率的影響，進(jìn)而得到對供電煤耗率等機(jī)組經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的影

響。

上述方法在實(shí)際應(yīng)用中，存在以下問題：

（1）燃煤機(jī)組機(jī)爐耦合的煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)沒有作為一個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)，

以統(tǒng)籌考慮對其他子系統(tǒng)（如燃料燃燒傳熱、汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)等），以及整個(gè)燃

煤電廠性能的影響。鍋爐熱效率計(jì)算的部分熱損失項(xiàng)，如，物理、化學(xué)不完全燃

燒損失，散熱損失等，均與余熱梯級利用系統(tǒng)的工作效能無直接關(guān)聯(lián)，用單一的

鍋爐、汽輪機(jī)整體能量平衡考慮該系統(tǒng)的影響是不充分的。

（2）燃煤機(jī)組機(jī)爐耦合的煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)的運(yùn)行條件，受外界環(huán)境、

燃料特性、機(jī)組負(fù)荷等外界因素影響，其系統(tǒng)相關(guān)介質(zhì)的熱力參數(shù)，如，進(jìn)口煙

氣溫度、流量，進(jìn)口凝結(jié)水、給水溫度、流量等，經(jīng)常處于非設(shè)計(jì)工況。對確定

結(jié)構(gòu)的余熱利用系統(tǒng)來說，煙氣能量轉(zhuǎn)換為工質(zhì)能量，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為機(jī)械功和電功

輸出的復(fù)雜過程，目前缺乏系統(tǒng)有效的評價(jià)體系和評價(jià)方法，以支撐優(yōu)化設(shè)計(jì)和

優(yōu)化運(yùn)行，導(dǎo)致運(yùn)行人員判斷和調(diào)整的經(jīng)驗(yàn)性極大，盲目性較強(qiáng)，無法做到節(jié)能

效益最優(yōu)。

（3）現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)體系中，能量轉(zhuǎn)化利用的評價(jià)方法大部分是基于能量平衡

的熱力學(xué)第一定律方法，針對能量的數(shù)量損失進(jìn)行分析評價(jià)，而對于能量質(zhì)量的

損失并未考慮，導(dǎo)致熱力系統(tǒng)中很多不可逆損失較大的環(huán)節(jié)被忽略，無法有針對

1性地進(jìn)行節(jié)能改造研究。

綜上所述，從熱力學(xué)第一定律和第二定律相結(jié)合的角度出發(fā)，針對燃煤發(fā)電

機(jī)組煙氣余熱梯級利用的典型系統(tǒng)構(gòu)成和技術(shù)路線，綜合考慮環(huán)境條件、燃料特

性等邊界條件，以及對鍋爐燃燒傳熱、汽輪機(jī)熱功轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的影響，編制專門的

燃煤機(jī)組煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)能效分析導(dǎo)則是非常必要的。

2021年9月，國家能源局下發(fā)《關(guān)于下達(dá)2021年能源領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂

計(jì)劃及外文版翻譯計(jì)劃的通知》（國能綜通科技〔2021〕92號），《燃煤機(jī)組煙氣

余熱梯級利用系統(tǒng)能效分析導(dǎo)則》制定計(jì)劃編號為“能源20210311”，并由電力

行業(yè)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口管理，國網(wǎng)湖南省電力有限公司電力科學(xué)研究院

負(fù)責(zé)牽頭編寫。

2.編制主要原則

《燃煤機(jī)組煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)能效分析導(dǎo)則》的編制，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的

相關(guān)要求進(jìn)行制定。標(biāo)準(zhǔn)文本的編寫，嚴(yán)格參照GB/T1.1的標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)則和標(biāo)

準(zhǔn)規(guī)范結(jié)構(gòu)參考體例進(jìn)行。

本標(biāo)準(zhǔn)編制遵循“統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性、適用性、一致性、規(guī)范性”的原則，盡

可能與國際通行標(biāo)準(zhǔn)接軌，注重標(biāo)準(zhǔn)的可操作性。

3.與其他標(biāo)準(zhǔn)文件的關(guān)系

本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行法令、法規(guī)一致，與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容沒有矛盾和抵觸。

4.主要工作過程

4.1參編單位

本導(dǎo)則由國網(wǎng)湖南省電力有限公司電力科學(xué)研究院負(fù)責(zé)牽頭起草，參編單位

有：西安交通大學(xué)、華北電力大學(xué)、湖南省湘電試驗(yàn)研究院有限公司。

4.2起草人工作及主要編制過程

2021年9月，國網(wǎng)湖南省電力有限公司電力科學(xué)研究院召開標(biāo)準(zhǔn)編制討論

會(huì)，成立了編制組，確定了指導(dǎo)思想、編制原則及保障措施。

2021年10月，編制組開展了標(biāo)準(zhǔn)編制相關(guān)資料的收集和調(diào)研工作。

22021年12月，組織召開了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制啟動(dòng)會(huì)，討論了編制大綱、編寫內(nèi)

容，明確了編寫分工，制定了工作計(jì)劃，正式啟動(dòng)編寫工作。

2022年1月-2022年9月，編制組開展初稿編制，對標(biāo)準(zhǔn)框架及內(nèi)容進(jìn)行了

深入討論，對初稿進(jìn)行反復(fù)推敲、修改，形成討論稿。

2022年10月，編制組對討論稿逐項(xiàng)評審，修改完善形成征求意見稿，并報(bào)

送至電力行業(yè)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。

2022年11月，電力行業(yè)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)掛網(wǎng)征求用戶、標(biāo)委會(huì)委員

和相關(guān)方意見，共征集到修改意見xx項(xiàng)。結(jié)合反饋意見修改征求意見稿并形成

送審稿。

20xx年xx月，完成《燃煤機(jī)組煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)能效分析導(dǎo)則》（送

審稿）會(huì)議審查。會(huì)后，根據(jù)專家意見進(jìn)一步修改，形成了《燃煤機(jī)組煙氣余熱

梯級利用系統(tǒng)能效分析導(dǎo)則》（報(bào)批稿）。

5.標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容

標(biāo)準(zhǔn)正文部分包括9個(gè)章節(jié)：

第1章規(guī)定了適用范圍；

第2章提出了規(guī)范性引用文件；

第3章規(guī)定了本標(biāo)準(zhǔn)適用的術(shù)語和定義；

第4章規(guī)定了能效分析的實(shí)施步驟；

第5章規(guī)定了能效分析對象的系統(tǒng)構(gòu)型和邊界劃分；

第6章規(guī)定了能效分析指標(biāo)；

第7章規(guī)定了能效分析指標(biāo)的計(jì)算；

第8章規(guī)定了能效分析數(shù)據(jù)的獲取；

第9章規(guī)定了能效分析報(bào)告。

附錄部分給出了燃煤機(jī)組典型煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)構(gòu)型、氣體的定壓比熱

容與溫度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式、某1000MW燃煤機(jī)組煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)能效分析

等3個(gè)規(guī)范性附錄和資料性附錄。

36.重要技術(shù)內(nèi)容的解釋和其它應(yīng)予說明的事項(xiàng)

（1）標(biāo)準(zhǔn)將煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)單獨(dú)作為系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)，在系統(tǒng)邊界劃

分上與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)相比有所調(diào)整，使其更能反映系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化機(jī)理，節(jié)能效益分

析更具有針對性

本標(biāo)準(zhǔn)在5.2節(jié)，分設(shè)備、系統(tǒng)、全廠等三個(gè)層次，給出了開展能效分析的

邊界劃分，具體如下：

a）設(shè)備的邊界

燃煤機(jī)組中各熱力設(shè)備的邊界包括，該設(shè)備外表面與環(huán)境的分界面，進(jìn)、出

該設(shè)備的工質(zhì)（介質(zhì)）管道截面，軸功率輸入/輸出截面等。

b）子系統(tǒng)的邊界

——煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)

系統(tǒng)進(jìn)口空氣邊界為，一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)出口截面。

系統(tǒng)進(jìn)口煙氣邊界為，空氣預(yù)熱器和旁路煙道進(jìn)口截面。

系統(tǒng)進(jìn)口工質(zhì)邊界為，旁路煙道高壓換熱器、低壓換熱器，低溫省煤器，抽

汽暖風(fēng)器，一次風(fēng)工質(zhì)換熱器，二次風(fēng)抽汽加熱器等換熱器的給水、凝結(jié)水、抽

汽進(jìn)口截面。

系統(tǒng)出口空氣邊界為，制粉系統(tǒng)進(jìn)口空氣截面，鍋爐二次風(fēng)箱進(jìn)口空氣截面。

系統(tǒng)出口煙氣邊界為，前置式空氣預(yù)熱器出口煙氣截面，或其下游最后一級

煙氣換熱器出口截面。

系統(tǒng)出口工質(zhì)邊界為，旁路煙道高壓換熱器、低壓換熱器，低溫省煤器，抽

汽暖風(fēng)器，一次風(fēng)工質(zhì)換熱器，二次風(fēng)抽汽加熱器等換熱器的給水、凝結(jié)水、抽

汽出口截面。

——鍋爐子系統(tǒng)（燃料燃燒與傳熱）

系統(tǒng)進(jìn)口空氣邊界為，制粉系統(tǒng)進(jìn)口空氣截面，鍋爐二次風(fēng)箱進(jìn)口空氣截面。

系統(tǒng)進(jìn)口燃料邊界為，制粉系統(tǒng)入爐煤進(jìn)口截面，其他燃料系統(tǒng)進(jìn)口管道截

面。

系統(tǒng)進(jìn)口工質(zhì)邊界為，給水、減溫水、再熱蒸汽進(jìn)口管道截面。

系統(tǒng)出口煙氣邊界為，空氣預(yù)熱器和旁路煙道進(jìn)口截面。

系統(tǒng)出口工質(zhì)邊界為，主蒸汽、再熱蒸汽出口管道截面。

4——汽輪機(jī)子系統(tǒng)（熱能輸入和熱功轉(zhuǎn)化）

系統(tǒng)進(jìn)口工質(zhì)邊界為，鍋爐主蒸汽、再熱蒸汽出口管道截面，循環(huán)水進(jìn)口截

面；旁路煙道高壓換熱器、低壓換熱器，低溫省煤器，抽汽暖風(fēng)器，一次風(fēng)工質(zhì)

換熱器，二次風(fēng)抽汽加熱器的給水、凝結(jié)水、抽汽管道的汽輪機(jī)側(cè)進(jìn)口截面。

系統(tǒng)出口工質(zhì)邊界為，鍋爐給水、再熱蒸汽進(jìn)口管道截面，循環(huán)水出口截面；

旁路煙道高壓換熱器、低壓換熱器，低溫省煤器，抽汽暖風(fēng)器，一次風(fēng)工質(zhì)換熱

器，二次風(fēng)抽汽加熱器的給水、凝結(jié)水、抽汽管道的汽輪機(jī)側(cè)出口截面。

系統(tǒng)出口電功率邊界為，發(fā)電機(jī)電能輸出截面。

c）機(jī)組的邊界

系統(tǒng)輸入燃料的邊界為，機(jī)組入爐煤進(jìn)口截面；其他燃料的進(jìn)口管道截面。

系統(tǒng)與環(huán)境大氣的邊界為，風(fēng)機(jī)的環(huán)境空氣吸入截面；熱力設(shè)備外表面與環(huán)

境大氣的接觸面；機(jī)組排放煙氣進(jìn)入環(huán)境大氣的截面等。

（2）標(biāo)準(zhǔn)給出了基于熱力學(xué)第二定律的煙氣余熱利用系統(tǒng)能效評價(jià)指標(biāo)體

系，明確了煙氣余熱能利用度和到機(jī)組內(nèi)功率增量的能量轉(zhuǎn)換效率

a）煙氣余熱回收量

煙氣余熱梯級利用系統(tǒng)中，各換熱設(shè)備和系統(tǒng)的煙氣進(jìn)口、出口焓值變化量，

即為各換熱設(shè)備和系統(tǒng)的煙氣余熱回收量。

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