李 凱

(國家電投集團河南電力有限公司技術(shù)信息中心，河南 鄭州 450001)

淺析火力發(fā)電企業(yè)減小鍋爐煙風阻力的技術(shù)

李 凱

(國家電投集團河南電力有限公司技術(shù)信息中心，河南 鄭州 450001)

隨著火力發(fā)電企業(yè)單臺機組容量的不斷增加，以及脫硫脫硝等設備成為標準配置投入運行，鍋爐煙風系統(tǒng)尺寸越來越大，加之土地資源使用的控制越來越嚴格，新建電廠場地面積逐步降低，這些因素都造成鍋爐煙風道設計難度增加，有效降低煙風道阻力既對鍋爐安全運行有利，也對機組經(jīng)濟運行有利，是機組節(jié)能的一個重要方面。

火力發(fā)電；煙風系統(tǒng)；土地；風道阻力；節(jié)能

1 概述

目前我國火力發(fā)電機組單機容量已經(jīng)發(fā)展到1000MW以上容量，鍋爐設備、輔機設備和煙風道尺寸和占地面積都在逐漸增加。大容量火電機組鍋爐煙風系統(tǒng)一般按平衡通風設計?？諝忸A熱器采用容克式三分倉，分成一次風、二次風和煙氣系統(tǒng)三個部分。

1.1一次風系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要供給磨煤機干燥燃煤和輸送煤粉所需的熱風、磨煤機調(diào)溫風(冷風)。一般設2臺50%容量的動葉可調(diào)軸流式一次風機，其進口裝有消聲器。為使2臺一次風機出口風壓平衡，并可以單臺風機運行，在風機出口設有聯(lián)絡風道。2臺空預器出口的熱一次風和調(diào)溫用冷一次風均設有母管。

1.2二次風系統(tǒng)

該系統(tǒng)供給燃燒所需的空氣。一般設有2臺50%容量的動葉可調(diào)軸流式送風機，其進口裝有立式消聲器。為使2臺風機出口風壓平衡，在出口風門后設有聯(lián)絡風管和電動隔離風門。

1.3煙氣系統(tǒng)

該系統(tǒng)是將爐膛中的煙氣抽出，經(jīng)過尾部受熱面、脫硝裝置、空氣預熱器、電袋除塵器、高效脫硫裝置和煙囪排向大氣。引風機與脫硫增壓風機合并。設有2臺動葉可調(diào)軸流式引風機，為使單臺引風機故障時，除塵器不退出運行，在2臺除塵器出口煙道上設有聯(lián)絡管。正常運行時，聯(lián)絡管也起平衡煙氣壓力的作用。2臺爐合用1座雙管內(nèi)筒煙囪，在引風機出口裝有嚴密的擋板風門，作隔離用。為了達到煙氣有害物超低排放的目標，各發(fā)電單位脫硫系統(tǒng)一般都不設GGH和煙氣旁路。

2 減小煙風阻力的的技術(shù)研究

目前，針對大型機組煙風系統(tǒng)阻力及流動特性的相關(guān)研究，前期多采用數(shù)值模擬手段、通過機理研究和工程模擬確定大容量機組煙風、煤粉系統(tǒng)的流量分配、阻力特性以及典型管件的阻力系數(shù)以指導設計，并結(jié)合工程實踐的相關(guān)試驗測量數(shù)據(jù)對前期煙風系統(tǒng)流動參數(shù)進行檢驗和修正。

2.1合理選擇管道截面型式

大容量火電機組的煙風道截面型式可選擇矩形或圓形。圓形煙風道對比矩形煙風道無內(nèi)撐桿及導流板，通流阻力小且流場更順暢均勻，因此，在滿足管道空間布置要求以及管道強度、剛度、穩(wěn)定性要求的前提下，優(yōu)先采用圓形煙風道以降低煙風道流動阻力。

2.2合理選擇煙風流速

煙風系統(tǒng)的設計流速直接決定煙風系統(tǒng)設計阻力的大小。按照DL/T5121-2000要求，需綜合考慮介質(zhì)特性(積灰和磨損等特殊要求)、設備條件以及合理節(jié)省運行費用和基建投資等因素。在滿足上述要求的前提下，煙風流速的選擇不宜超過規(guī)程推薦流速的上限，以避免明顯加大煙風系統(tǒng)阻力。

2.3優(yōu)化煙風道布置

煙風道系統(tǒng)布置在滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、系統(tǒng)及設備維護檢修便利、基建投資節(jié)約和運行經(jīng)濟的前提下，應遵循以下設計原則以減少煙風系統(tǒng)阻力：縮短管線長度，減少彎頭等異形件數(shù)量；管線布置應避免存在“袋形”、“死角”以及局部流速偏高的管段；管線布置應保證流場均勻避免流場出現(xiàn)嚴重紊亂，并聯(lián)管線流速及阻力不應有顯著差異。

2.4優(yōu)化典型部件流場

在滿足強度、剛度以及振動設計要求前提下，典型部件應根據(jù)布置條件合理選擇幾何形狀尺寸以改善流場降低局部阻力。

2.5三維數(shù)字化設計耦合CFD模擬

基于三維數(shù)字化設計并耦合CFD模擬是降低煙風阻力的技術(shù)發(fā)展方向。目前，國內(nèi)工程煙風道設計利用CFD模擬優(yōu)化流場降低阻力已有成功應用，但受限于設計周期效率和數(shù)據(jù)接口二次開發(fā)成熟度等問題等未大規(guī)模推廣且多局限于工程前期。

3 減小煙風阻力的的技術(shù)應用

主要包括優(yōu)化布置以合理縮短管線、優(yōu)先采用圓形管道截面、合理選擇介質(zhì)流速以及典型部件優(yōu)化流場等技術(shù)，并利用CFD模擬軟件并結(jié)合工程應用實例，有效降低了煙風系統(tǒng)設計工況及低負荷條件下的流動阻力。

3.1風道優(yōu)化設計

(1)風機布置優(yōu)化。送風機布置在以鍋爐中心線對稱布置在空預器兩側(cè)的脫硝鋼架副跨內(nèi)，一次風機布置在鍋爐島零米，且送風機縱向布置、一次風機橫向布置，可有效利用鍋爐的空間使鍋爐布置更加緊湊，減少了風機至空預器的管道長度，降低了風道阻力。

(2) 風機進口風道優(yōu)化。一次風、二次風進口風道采用立式消音器、帶導流組件的曲線型吸風口，可較常規(guī)布置及傳統(tǒng)水平吸風口能降低管道阻力。

(3) 風機出口風道優(yōu)化。送風機出口風道、一次風機出口風道、密封風進出口風道截面均采用圓形管道布置方式，以降低風道阻力；熱一次風道采用等流速變截面圓形管道，同時取消母管兩端堵頭設置改成支管圓形彎頭引出以減小局部流動阻力。

(4) 鍋爐本體煙風道優(yōu)化。對煙風道部分內(nèi)部支撐桁架進行優(yōu)化設計，并在保證桁架強度和穩(wěn)定性的前提下，減少支撐管數(shù)量和節(jié)點板面積，從而增加桁架處流通截面積，以有效降低局部阻力；在空間允許的地方，將煙風道直角彎頭改為圓角彎頭，并盡量選取較大彎頭半徑，有效降低煙風道的局部阻力。

3.2煙道優(yōu)化設計

(1) 除塵器入口煙道的布置優(yōu)化。國內(nèi)工程前煙道典型布置對除塵器除塵效率有不利影響。通過CFD數(shù)值模擬進行優(yōu)化設計：采用圓形截面管道；空預器接口處直接引出支管并取消分流煙氣大聯(lián)箱，減少分流局部損失。

(2)引風機進出口煙道的布置優(yōu)化。引風機常規(guī)的布置方式為橫向并列布置，優(yōu)化方式采用縱向頭對頭布置，引風機進口煙道三通采用兩個彎頭直接匯流布置并取消旁路煙道，濕式除塵器到煙囪入口的脫硫煙道截面采用圓形煙道，可以降低脫硫煙道阻力。

4 結(jié)語

減少煙風系統(tǒng)阻力并優(yōu)化流場對煙風系統(tǒng)的初始投資以及運行期間的穩(wěn)定性及經(jīng)濟性具有重要意義。大容量火電機組設計主要通過合理選擇煙風流速及管道截面型式、優(yōu)化煙風道布置以及典型部件流場和三維數(shù)字化設計耦合CFD模擬等技術(shù)降低煙風系統(tǒng)阻力。

[1]DL5000-2000,火力發(fā)電廠設計技術(shù)規(guī)程[S].

[2]DL/T5121-2000,火力發(fā)電廠煙風煤粉管道設計技術(shù)規(guī)程[S].

[3]李 紅,王雙童,王慶河.鍋爐排煙溫度高分析方法研究[J].電力科技與環(huán)保,2013,29(5):57-60.

[4]宋紹偉.汽輪機回熱系統(tǒng)安全運行與節(jié)能降耗[J].電力科技與環(huán)保,2015,31(2):60-62.

Analyses the thermal power enterprise technology of reducing boiler smoke wind resistance

along with the increasing single unit capacity of thermal power enterprises, and the desulfurization denitration become standard equipment in operation of equipment, boiler smoke wind system size bigger and bigger, combined with the use of land resources is more and more strict, the control of new plant site area gradually reduce, all of these factors caused the boiler smoke duct design difficulty increase, effectively reduce the smoke duct resistance is advantageous to the safe operation of the boiler, also good for units of economic operation, is an important aspect of energy conservation unit.

thermal power; smoke wind system; land; wind resistance; energy saving

TK223.2

：B

：1674-8069(2017)04-061-02

2016-12-10；

：2017-01-14

李 凱(1976-)，男，河南開封市人，工程師，工學學士，長期從事電廠熱能動力和環(huán)保方面的生產(chǎn)工作。E-mail:416507856@qq.com