魏敏

南京中電環(huán)保科技有限公司 江蘇南京 210012

1 情況介紹

合肥某熱電公司現(xiàn)有四臺(tái)鍋爐，采用“SNCR+SCR+COA+電除塵器+半干法脫硫+布袋除塵器+煙氣脫白”進(jìn)行超低排放改造。1#、2#鍋爐煙氣經(jīng)過(guò)處理后，經(jīng)引風(fēng)機(jī)匯入1#、2#母管頂部及側(cè)部；3#、4#鍋爐煙氣經(jīng)過(guò)處理后，經(jīng)引風(fēng)機(jī)分別引出匯入3#、4#母管；1#、2#母管與3#、4#母管從煙囪兩側(cè)進(jìn)入排入大氣，布置圖如圖1。1#、2#爐匯合母管煙道在兩臺(tái)爐同時(shí)運(yùn)行時(shí)，下部支架振動(dòng)劇烈；3#、4#爐匯合母管煙道運(yùn)行正常。

圖1 煙道布置圖

2 振動(dòng)測(cè)試

3#、4#煙道匯合由于場(chǎng)地較大，由4#煙道擴(kuò)口后3#煙道匯入，煙道流場(chǎng)相對(duì)較好并未發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象，現(xiàn)著重對(duì)1#、2#爐煙氣振動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)試分析。

工況一：1#爐80%負(fù)荷，2#爐20%負(fù)荷，振動(dòng)響聲明顯變??；工況二：1#爐20%負(fù)荷，2#爐80%負(fù)荷，振動(dòng)響聲稍微大點(diǎn)；工況三：1#爐50%負(fù)荷，2#爐50%負(fù)荷，振動(dòng)劇烈。用振動(dòng)頻率測(cè)試儀測(cè)1、2、3、4號(hào)柱振動(dòng)頻率，3號(hào)柱振動(dòng)頻率大于1號(hào)柱，其次大于2號(hào)柱。

3 振動(dòng)原因分析

3.1 煙道連接復(fù)雜導(dǎo)致氣流分布不均

由于場(chǎng)地限制，1#、2#鍋爐煙氣分別從頂部、側(cè)部匯入1#、2#母管煙道，煙道結(jié)構(gòu)復(fù)雜。1#、2#煙道匯合[1]時(shí)存在多個(gè)變徑截面、彎頭，容易出現(xiàn)氣流分布不均勻的現(xiàn)象。氣流經(jīng)過(guò)彎道時(shí)，容易出現(xiàn)截面速度不均的情況。彎道處的內(nèi)外側(cè)壓力不同，從而導(dǎo)致氣流流速不同，氣流此時(shí)出現(xiàn)了雙螺旋形式的二次流，在彎道前后形成渦流區(qū)。同時(shí)，1#側(cè)部匯入，2#頂部匯入，在負(fù)荷相當(dāng)時(shí)容易出現(xiàn)對(duì)沖現(xiàn)象，從而導(dǎo)致振動(dòng)劇烈。

3.2 煙道加固肋強(qiáng)度不夠

煙道加固肋設(shè)計(jì)間距過(guò)大，一般情況對(duì)于方形煙道，間距超過(guò)1200mm可能會(huì)引起煙道局部振動(dòng)。

3.3 煙道內(nèi)支撐產(chǎn)生的渦流

設(shè)計(jì)時(shí)煙道壁板厚度為5mm，煙道加固采用外加固肋+內(nèi)支撐管的形式。內(nèi)支撐管對(duì)氣流產(chǎn)生干擾，氣流經(jīng)過(guò)內(nèi)支撐時(shí)產(chǎn)生旋渦[2]，引起煙道振動(dòng)[3]。

3.4 安裝精度不高

設(shè)備安裝精度不高，引風(fēng)機(jī)或者換熱器安裝精度存在問(wèn)題的話，也會(huì)引起附近煙道或者支架長(zhǎng)生振動(dòng)現(xiàn)象。

4 解決方案

4.1 CFD流場(chǎng)模擬

為了了解匯合煙道煙氣流場(chǎng)情況，用軟件CFD[4]進(jìn)行模擬。通過(guò)速度流線（如圖2）可以看出，1#，2#引風(fēng)機(jī)煙道匯合處煙氣亂流現(xiàn)象較為嚴(yán)重，出現(xiàn)此問(wèn)題的原因有兩種因素。第一，1#引風(fēng)機(jī)出口煙道距離煙道匯合處較近，且無(wú)煙氣導(dǎo)流措施；第二，匯合處設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致煙氣串流，亂流現(xiàn)象。

4.2 增加導(dǎo)流板

在1#煙道兩處水平彎頭處增設(shè)導(dǎo)流板[5]；2#煙道三個(gè)方向轉(zhuǎn)向，在三處彎頭處增設(shè)導(dǎo)流板；1#、2#匯合處增設(shè)隔板防止氣流干擾出現(xiàn)；進(jìn)入換熱器前增設(shè)水平導(dǎo)流板，詳見(jiàn)圖3。增加導(dǎo)流板使氣流分布均勻，煙氣流動(dòng)穩(wěn)定。

圖2 速度流線立面云圖

圖3 導(dǎo)流板增設(shè)圖

4.3 加固肋加強(qiáng)

針對(duì)煙道加固肋間距較大地方采取增設(shè)加固肋方式，增加煙道整體強(qiáng)度和剛度，提高煙道抗振動(dòng)性能。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)振動(dòng)煙道原因分析，采用CFD進(jìn)行煙道流場(chǎng)模擬，進(jìn)行三種措施消除振動(dòng)，達(dá)到了很好的效果。運(yùn)行后，煙道不再產(chǎn)生振動(dòng)，消除了安全隱患，保證了設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。