煙道流場三維集成優化在超凈改造中的應用

白玉峰，孫偉鵬，姚友工，胡木林，江永

(華能海門電廠，廣東汕頭515132)

煙道流場三維集成優化在超凈改造中的應用

白玉峰，孫偉鵬，姚友工，胡木林，江永

(華能海門電廠，廣東汕頭515132)

華能海門電廠#2機組超凈改造前引風機出口煙氣呈對沖匯流狀，該布置形式的煙道流場比較差，阻力較大，煤質差時甚至會影響機組額定負荷出力，尤其超低排放改造采用低低溫技術路線，煙氣匯沖之后經過急轉彎進入二級煙冷器，除塵器出口至吸收塔入口系統阻力較大。為確保超凈改造后除塵器出口至吸收塔入口煙道，引風機、二級煙冷器、吸收塔等設備進出口煙氣流場更加順暢，將引風機移動至脫硫吸收塔入口對側，利用原增壓風機基礎及支架，并對除塵器后至引風機出口煙道進行重新設計和深度優化，將兩側除塵器6個煙氣出口匯合至總煙道，并分別進入移過來的兩臺引風機入口，與原系統比較，煙風系統阻力大幅下降;并消除了原布置引風機出口90°急轉彎處導流板在煙氣反復應力的作用下造成撕裂堵塞流道的引起停機的隱患，且兩臺風機煙道獨立，提高了機組運行的安全性。

煙道流場;優化;降低阻力;超凈改造;引風機

0 引言

華能海門電廠#2機組額定容量1 036 MW，鍋爐型式為高效超超臨界參數變壓直流爐、對沖燃燒方式、固態排渣，采用單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、露天布置、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐。原引風機出口煙氣呈對沖匯流狀，該布置形式煙道流場非常差，阻力比較大，尤其超低排放改造后，煙氣匯沖之后經過急轉彎進入二級煙冷器，除塵器出口至吸收塔入口系統阻力會增加［1］。且超凈改造拆除原有回轉式GGH，采用WGGH替代其功能，共有三級煙氣換熱器，分別布置在電除塵器前、引風機出口、煙囪入口前，三級換熱器的煙氣側阻力為1.85 kPa，回轉式GGH總阻力則為1.45 kPa，燃用非設計煤種時，實際煙氣量偏大，煙氣阻力也會有一定程度增加，基于超低排放改造采用的低低溫技術路線，可采用動葉可調風機增容改造。但在煙氣溫度90℃情況下，引風機采用動葉可調風機相比靜葉可調風機可靠性低［2］。綜上所述，#2機組引風機移位及煙道優化升級改造具有必要性，確保超凈改造后除塵器出口至吸收塔入口煙道阻力大大減少，流場更加順暢，引風機、二級煙冷器、吸收塔等設備進出口煙氣流場也更加順暢［3］，從而提高設備的性能指標，也能使運行機組設備運行穩定、可靠和經濟［4］。

1 技術方案

1.1 引風機不移位前除塵器出口煙氣系統及特點

引風機不移位前除塵器出口煙氣系統如圖1所示。從平面布置圖可以看出，風機出口煙氣呈對沖匯流狀，對沖匯流完之后經過急轉彎進入二級煙冷器，該布置形式煙道流場相對較差，匯合段、彎頭段阻力會比較大［5］。根據大型鍋爐設計手冊估算:兩側風機進行一次對沖式匯合阻力約300 Pa，一個矩形急轉彎頭阻力約100 Pa［6］，故按風機不移位方案估算從引風機出口至二級煙冷器入口煙道經過了一次對沖式匯流和一個90°的急轉彎頭，其阻力約400 Pa［7］。

圖1 引風機移位前除塵器出口煙氣系統布置

引風機不移位前除塵器出口煙氣系統布置存在如下問題:

(1)整個除塵器出口至吸收塔入口系統阻力較大。

(2)煙冷器進口的流場較為不均勻，彎頭的導流板在引風機出口煙氣的反復應力作用下容易撕裂，堵塞煙道，甚至可能將煙冷器管束切斷［8］。

(3)無法滿足機組在低負荷時單側風機運行的需要［9］。

1.2 引風機移位后除塵器出口煙氣系統概況及特點綜合考慮超低排放改造后脫硫及WGGH設備的阻力情況，對煙道進行優化并降低阻力，原引風機不做增容改造。因原引風機位置無法滿足汽動驅動布置［10］，故對原超低排放改造引風機增容改造方案進行調整，即將引風機移動至吸收塔入口對側，利用原增壓風機基礎及支架［11］，并對除塵器后至引風機出口煙道進行重新設計和深度優化，使機組煙道阻力大幅降低［12］。另一方面，兩側除塵器6個煙氣出口匯合至總煙道，并分別進入移過來的兩臺引風機入口，在靜調風機變頻調節改造前，實現機組在低負荷時單側風機運行［13］。引風機移位后煙氣系統概況如圖2所示。

圖2 引風機移位后除塵器出口煙氣系統布置

引風機移位后，兩側除塵器6個煙氣出口匯合至總煙道，接至原增壓風機上方鋼結構框架后再分別進入移過來的引風機入口，整個煙道采用新型布置形式，煙氣采用順流匯合，且引風機出口無需進行任何拐彎直接進入二級煙冷器［14］，從引風機出口至二級煙冷器入口其煙氣阻力約為50 Pa，大大降低了整個煙風系統阻力，并實現了2臺引風機入口煙道的聯通，在機組低負荷時可以單側引風機運行，節能效果明顯。引風機移位后煙氣系統現場布置如圖3所示。

圖3 引風機移位后煙氣系統現場布置

通過引風機移位改造，并對原煙氣系統布置優化后，整個除塵器出口至吸收塔入口煙氣系統具有如下優勢［15］:

(1)煙風系統采用新型專利優化設計后，煙風系統阻力大幅下降，與原系統比較，最高可以降低阻力約260 Pa。

(2)二級煙冷器入口煙氣流場得到優化，設備性能得到改善。

(3)實現了機組在低負荷時單側引風機運行，降低機組運行廠用電率，具有一定的節能效果。

(4)消除了原布置引風機出口90°急轉彎處導流板在煙氣反復應力的作用下造成撕裂堵塞流道的引起停機的隱患，且兩臺風機煙道獨立，提高了機組運行的安全性。

2 改造效果評估

引風機移位及煙道優化改造后節能效果如圖4所示。改造后煙氣阻力平均下降約150 Pa，按單臺引風機煙氣流速720 m3/s、引風機效率76%計算，煙氣克服阻力，年運行小時數取4 500 h，引風機耗功約500 kW，上網電價取0.4元/(kW·h)，則年節約180萬元;煙氣阻力下降后可取消超低排放改造引風機采用動葉調節軸流式風機增容改造投資534萬每臺機的改造方案;煙道獨立實現了百萬千萬機組低負荷單側引風機運行(60%負荷以下)，具有很好的節能效果;并提高了機組運行的安全性及靈活性。

圖4 引風機移位及煙道優化改造后節能效果

3 結論

華能海門電廠百萬千萬機組煙道流場三維集成優化的深度應用，是采用流體計算軟件進行設計(涉及專利，暫時不擴展)，充分降低煤粉管直角多、彎頭多、路徑長、方型煙道、局部紊流等阻力。通過流場模擬計算，改變布置方式，引風機的經濟性和安全性提升明顯，是煙風道、煤粉管道優化的深度應用，改造后電除塵器出口至脫硫吸收塔入口煙道阻力大大減少，引風機、二級煙冷器、脫硫吸收塔等設備進出口煙氣流場更加順暢，從而提高設備的性能指標，也能使設備運行穩定可靠和經濟，具有較好的推廣價值和示范意義。

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The Application of Three-dimensional Integration Optimization of Flue Flow Field in Supernet Modification

BAI Yufeng，SUN Weipeng，YAO Yougong，HU Mulin，JIANG Yong
(Huaneng Haimen Power Plant，Shantou 515132，China)

The flue gas at the outlet of the draft fan of No.2 unit in Huaneng Haimen Power Plant takes on the state ofhedging before the ultra-clean transformation．The flue flow field is poorly distributed，which will even affect the unit rated load output when the quality of coal is not good，especially when the low-temperature technical route is adopted during the low-emission transformation．After the flue gas flushes，it flows through a sharp turn into the secondary cooler where the resistance is large from the dust collector exports to the absorption tower entrance system．After the ultraclean transformation，to ensure the smooth gas field distribution of the whole system，which include the dust collector outlet to the absorption tower entrance flue，induced draft fan，two chillers，absorption tower and other equipment，the induced draft fan is moved to the opposite of the entrance of desulfurization absorption tower．The blower fan base and support being utilized and the flue from the dust collector to the induced draft fan being redesigned and deeply optimized，6 flue gas exports on both sides of the filter are converged to the total flue，and then move into the entrance to the two sets of induced draft fan．Compared with the original system，the risk of downtime is eliminated，which is the consequence of the tearing of the runner under the action of the repeated stress of the flue gas of the original layout．What’s more，the two turbine flues are in dependent，which improvesthe security of the unit operation．

flue flow field;optimization;reduce resistance;super clean; induced draft fan

TK121

A

1672－0792(2017)07－0070－04

白玉峰(1969－)，男，高級工程師，從事大型火力發電機組生產管理及其優化工作。

10.3969/j.ISSN.1672－0792.2017.07.012

2017－05－03。