浅析火力发电企业减小锅炉烟风阻力的技术

李 凯

(国家电投集团河南电力有限公司技术信息中心，河南 郑州 450001)

浅析火力发电企业减小锅炉烟风阻力的技术

李 凯

(国家电投集团河南电力有限公司技术信息中心，河南 郑州 450001)

随着火力发电企业单台机组容量的不断增加，以及脱硫脱硝等设备成为标准配置投入运行，锅炉烟风系统尺寸越来越大，加之土地资源使用的控制越来越严格，新建电厂场地面积逐步降低，这些因素都造成锅炉烟风道设计难度增加，有效降低烟风道阻力既对锅炉安全运行有利，也对机组经济运行有利，是机组节能的一个重要方面。

火力发电；烟风系统；土地；风道阻力；节能

1 概述

目前我国火力发电机组单机容量已经发展到1000MW以上容量，锅炉设备、辅机设备和烟风道尺寸和占地面积都在逐渐增加。大容量火电机组锅炉烟风系统一般按平衡通风设计。空气预热器采用容克式三分仓，分成一次风、二次风和烟气系统三个部分。

1.1一次风系统

该系统主要供给磨煤机干燥燃煤和输送煤粉所需的热风、磨煤机调温风(冷风)。一般设2台50%容量的动叶可调轴流式一次风机，其进口装有消声器。为使2台一次风机出口风压平衡，并可以单台风机运行，在风机出口设有联络风道。2台空预器出口的热一次风和调温用冷一次风均设有母管。

1.2二次风系统

该系统供给燃烧所需的空气。一般设有2台50%容量的动叶可调轴流式送风机，其进口装有立式消声器。为使2台风机出口风压平衡，在出口风门后设有联络风管和电动隔离风门。

1.3烟气系统

该系统是将炉膛中的烟气抽出，经过尾部受热面、脱硝装置、空气预热器、电袋除尘器、高效脱硫装置和烟囱排向大气。引风机与脱硫增压风机合并。设有2台动叶可调轴流式引风机，为使单台引风机故障时，除尘器不退出运行，在2台除尘器出口烟道上设有联络管。正常运行时，联络管也起平衡烟气压力的作用。2台炉合用1座双管内筒烟囱，在引风机出口装有严密的挡板风门，作隔离用。为了达到烟气有害物超低排放的目标，各发电单位脱硫系统一般都不设GGH和烟气旁路。

2 减小烟风阻力的的技术研究

目前，针对大型机组烟风系统阻力及流动特性的相关研究，前期多采用数值模拟手段、通过机理研究和工程模拟确定大容量机组烟风、煤粉系统的流量分配、阻力特性以及典型管件的阻力系数以指导设计，并结合工程实践的相关试验测量数据对前期烟风系统流动参数进行检验和修正。

2.1合理选择管道截面型式

大容量火电机组的烟风道截面型式可选择矩形或圆形。圆形烟风道对比矩形烟风道无内撑杆及导流板，通流阻力小且流场更顺畅均匀，因此，在满足管道空间布置要求以及管道强度、刚度、稳定性要求的前提下，优先采用圆形烟风道以降低烟风道流动阻力。

2.2合理选择烟风流速

烟风系统的设计流速直接决定烟风系统设计阻力的大小。按照DL/T5121-2000要求，需综合考虑介质特性(积灰和磨损等特殊要求)、设备条件以及合理节省运行费用和基建投资等因素。在满足上述要求的前提下，烟风流速的选择不宜超过规程推荐流速的上限，以避免明显加大烟风系统阻力。

2.3优化烟风道布置

烟风道系统布置在满足系统安全稳定运行、系统及设备维护检修便利、基建投资节约和运行经济的前提下，应遵循以下设计原则以减少烟风系统阻力：缩短管线长度，减少弯头等异形件数量；管线布置应避免存在“袋形”、“死角”以及局部流速偏高的管段；管线布置应保证流场均匀避免流场出现严重紊乱，并联管线流速及阻力不应有显著差异。

2.4优化典型部件流场

在满足强度、刚度以及振动设计要求前提下，典型部件应根据布置条件合理选择几何形状尺寸以改善流场降低局部阻力。

2.5三维数字化设计耦合CFD模拟

基于三维数字化设计并耦合CFD模拟是降低烟风阻力的技术发展方向。目前，国内工程烟风道设计利用CFD模拟优化流场降低阻力已有成功应用，但受限于设计周期效率和数据接口二次开发成熟度等问题等未大规模推广且多局限于工程前期。

3 减小烟风阻力的的技术应用

主要包括优化布置以合理缩短管线、优先采用圆形管道截面、合理选择介质流速以及典型部件优化流场等技术，并利用CFD模拟软件并结合工程应用实例，有效降低了烟风系统设计工况及低负荷条件下的流动阻力。

3.1风道优化设计

(1)风机布置优化。送风机布置在以锅炉中心线对称布置在空预器两侧的脱硝钢架副跨内，一次风机布置在锅炉岛零米，且送风机纵向布置、一次风机横向布置，可有效利用锅炉的空间使锅炉布置更加紧凑，减少了风机至空预器的管道长度，降低了风道阻力。

(2) 风机进口风道优化。一次风、二次风进口风道采用立式消音器、带导流组件的曲线型吸风口，可较常规布置及传统水平吸风口能降低管道阻力。

(3) 风机出口风道优化。送风机出口风道、一次风机出口风道、密封风进出口风道截面均采用圆形管道布置方式，以降低风道阻力；热一次风道采用等流速变截面圆形管道，同时取消母管两端堵头设置改成支管圆形弯头引出以减小局部流动阻力。

(4) 锅炉本体烟风道优化。对烟风道部分内部支撑桁架进行优化设计，并在保证桁架强度和稳定性的前提下，减少支撑管数量和节点板面积，从而增加桁架处流通截面积，以有效降低局部阻力；在空间允许的地方，将烟风道直角弯头改为圆角弯头，并尽量选取较大弯头半径，有效降低烟风道的局部阻力。

3.2烟道优化设计

(1) 除尘器入口烟道的布置优化。国内工程前烟道典型布置对除尘器除尘效率有不利影响。通过CFD数值模拟进行优化设计：采用圆形截面管道；空预器接口处直接引出支管并取消分流烟气大联箱，减少分流局部损失。

(2)引风机进出口烟道的布置优化。引风机常规的布置方式为横向并列布置，优化方式采用纵向头对头布置，引风机进口烟道三通采用两个弯头直接汇流布置并取消旁路烟道，湿式除尘器到烟囱入口的脱硫烟道截面采用圆形烟道，可以降低脱硫烟道阻力。

4 结语

减少烟风系统阻力并优化流场对烟风系统的初始投资以及运行期间的稳定性及经济性具有重要意义。大容量火电机组设计主要通过合理选择烟风流速及管道截面型式、优化烟风道布置以及典型部件流场和三维数字化设计耦合CFD模拟等技术降低烟风系统阻力。

[1]DL5000-2000,火力发电厂设计技术规程[S].

[2]DL/T5121-2000,火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程[S].

[3]李 红,王双童,王庆河.锅炉排烟温度高分析方法研究[J].电力科技与环保,2013,29(5):57-60.

[4]宋绍伟.汽轮机回热系统安全运行与节能降耗[J].电力科技与环保,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 凯(1976-)，男，河南开封市人，工程师，工学学士，长期从事电厂热能动力和环保方面的生产工作。E-mail:416507856@qq.com