浅析丨火力发电企业减小锅炉烟风阻力的技术

　　摘要：随着火力发电企业单台机组容量的持续不断的增加，以及脱硫脱硝等设备成为标准配置投入运行，锅炉烟风系统尺寸慢慢的变大，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，这一些因素都造成锅炉烟风道设计难度增加，大大降低烟风道阻力既对锅炉安全运作有利，也对机组经济运行有利，是机组节能的一个重要方面。

　　目前我国火力发电机组单机容量已发展到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，例如：国内某1000MW机组π型锅炉钢架平面尺寸为74.8（深）×68m（宽），配套单个脱硝反应器尺寸达到13.95m（深）×17.49m（宽）×12.6m（高），电除尘器入口烟道尺寸为4.4m（深）×4.2m（宽），脱硫区域设备占地面积根据各单位燃煤含硫量等真实的情况差异较大，所以，有必要总结降低烟风道阻力的方法，节能增效。

　　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。

　　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)。一般设两台50%容量的动叶可调轴流式一次风机，其进口装有消声器。为使两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。两台空预器出口的热一次风和调温用冷一次风均设有母管。

　　该系统供给燃烧所需的空气。一般设有两台50%容量的动叶可调轴流式送风机，其进口装有立式消声器。为使两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。

　　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，在两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。两台炉合用一座双管内筒烟囱，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。

　　国内大容量机组烟风、煤粉系统内典型管件的阻力系数多从规程或计算手册中查得，但是相关规程中沿程阻力系数和局部阻力系数等数据（一般通过实验测量）不完全适用于1000MW等级机组烟风系统中更大截面尺寸、高雷诺数下复杂流动、复杂几何形态的管件。因此，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测验证和修正。大型火电机组减小烟风阻力的技术方法包括以下部分内容。

　　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，且具有受力合理且道体稳定性高、零部件结构相对比较简单且道体材料少等优点，同时存在空间布置受限、大截面道体刚度较差等缺点。在满足管道空间布置要求及管道强度、刚度、稳定性要求的前提下，结合工程真实的情况，优先采取了圆形烟风道以降低烟风道流动阻力。

　　烟风系统的设计流速直接决定烟风系统模块设计阻力的大小。目前各工程烟风道流速选择主要是根据《火力发电厂烟风煤粉管道设计作业规程(DL/T 5121-2000)》，需考虑介质特性（积灰和磨损等特别的条件）、设备条件以及合理节省运行的成本和基建投资等因素。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，以避免显著增大烟风系统阻力。

　　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：1）缩短管线长度，减少弯头等异形件数量，避免管线反向连续转弯，使管线）管线布置应避免存在“袋形”、“死角”以及局部流速偏高的管段；3）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。

　　在满足强度、刚度以及振动设计的基本要求前提下，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：1）弯头优先采取了圆形缓转弯头，矩形急转弯头可考虑设叶片或导流板以改善流场，且导流线型可采用低阻力新型流线）变径管优先采用圆变径管，且扩散管的扩散角宜小于20°；3）分流（汇流）三通尽可能采用宜采用斜切过渡或圆形弯头过渡，使三通流线与介质分股流动方向协调避免介质发生对冲、碰撞，同时合理设计截面保证流速均匀，以减小局部阻力损失；4）风机吸风口组件宜采用伞型导流板等新型组件。

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