1000MW燃煤锅炉尾部烟道降阻及流场优化技术研究

伴随着技术性改善及提高,燃煤蒸汽锅炉日趋进口替代、构造室内空间布局紧密化,且发电机组洁净排出更新改造后,加热炉尾端安全通道烟气势流显著恶变,导致尾端烟道压损机器设备及烟道阻力明显扩大,减少了引风机负荷率,提升了离心风机能耗,比较严重时危害发电机组带负载工作能力。

当今大中型燃煤蒸汽锅炉尾端烟道以正方形烟道为主导,在十分紧密室内空间内布局了好几个大小头及转为烟道,这终将恶变尾端烟道烟气势流标准、扩大尾端烟道烟气阻力。中国针对选用势流可靠性设计来开展烟风管可靠性设计并不普遍,尚处在发展趋势环节。耿页等明确提出了低阻型烟风管可靠性设计[1];赵晴川、李红波等明确提出了选用模拟计算开展电站锅炉烟风管可靠性设计[2,3];中国某电力工程研究所选用三维建模技术性对大中型燃煤蒸汽锅炉尾端烟道开展了可靠性设计[4],并在广东省一些发电厂开展了工程项目执行。该技术性较大的特性是将传统式的正方形烟道完全更新改造成环形烟道,并将弯管轻缓化设计方案。该技术性针对旧发电机组更新改造项目投资过度极大,执行风险性很大,投资收益率不高。文中以某发电厂1000MW原煤发电机组加热炉尾端烟道降阻及势流提升为例子,对大中型燃煤蒸汽锅炉尾端烟道势流及阻力提升开展科学研究,科学研究开发设计一套兼具长期投资及更新改造实际效果的技术规范,促进原煤发电机组节能减排技术性发展。

1 问题分析

某发电厂1000MW燃煤蒸汽锅炉空预器出口至引风机入口烟道布局构造不科学,此段烟道大小头、转为烟道比较多,导致此段烟道阻力较为大、一侧不一样电除尘器入口安全通道的烟气总流量遍布误差大。图1(a)为空预器出口至引风机入口烟道三模模型图,空预器出口至除尘设备入口由2个烟道构成,一侧空预器烟道一分成三进到除尘设备入口;图1(b)为电除尘器出口至引风机入口段烟道,一侧烟道从电除尘器出口三段烟道汇聚至一母管烟道,随后经一转为烟道进到引风机。选用CFD数值模拟方式,对目前烟道开展势流及阻力确诊剖析。

空预器出口至引风机入口烟道势流模拟计算初始条件:烟气总流量4200t·h-1,空预器出口烟气负压-3500Pa,引风机入口烟气负压-4200Pa,烟气溫度130℃。

图2为电除尘器出口至引风机入口烟道烟气势流CFD模拟计算数值。从結果看来,因为此段好几个大小头、转为烟道的存有,烟气流动性行程安排全过程中烟气流动性振荡大,步骤行程安排中扰流显著,说明此段烟气流动性阻力很大;根据转为、大小头烟道后的烟气流入不一样电除尘器入口烟气安全通道,各安全通道入口的烟气流动速度误差显著,导致各安全通道入口烟气总流量遍布误差。模拟计算测算统计分析结果显示,空预器出口至电除尘器入口段烟道烟气阻力做到了588Pa,此段的烟气阻力显著偏大;安全通道3(挨近两侧)的烟气总流量较大,安全通道1和安全通道2的烟气总流量其次,在其中安全通道3的总流量偏大近30%,三个安全通道烟气总流量的相对偏差也做到了18.7%,不利除灰实际效果的充分运用。

电除尘器出口至引风机此段烟道布局了好几个大小头、汇聚及其转为烟道,一样此段烟道烟气流动性扰流显著,液体流动性部分阻力很大,而且引风机入口烟气流动速度误差很大,对引风机安全性平稳运作有不好危害(图3)。CFD数值模拟结果显示,此段烟道的烟气阻力为177Pa,烟气阻力偏大;引风机入口烟道横截面的气旋速率遍布相对性相对标准偏差为21%,在其中入口烟道后墙挨近正中间地区存有显著的低速档区,不利引风机安全性平稳运作。

2 改进方案

对于目前空预器出口至引风机入口烟道阻力稍大及势流遍布存在的不足,在各转为烟道及大小头段设定导流板,将一部分斜角转为烟道可靠性设计成弧型转为烟道,并烟道三通部位设定气旋调节器,目地是尽量减少烟道阻力与此同时改进烟道势流遍布匀称性,方案设计如图4。

空预器出口至电除尘器入口段烟道降阻势流可靠性设计计划方案平面图,图5可靠性设计计划方案下烟道烟气势流CFD模拟计算数值。从結果看来,可靠性设计计划方案下此段烟道烟气势流扰流显著降低,烟气流线型越来越平稳很多,烟气流动性阻力显著降低;在气旋调节器功效下,三个电除尘器入口烟道的烟气势流误差显著缩小。模拟计算统计分析结果显示,改进方案下三个安全通道烟气总流量基本上非常,较大误差由30%降到了10%下列,三个安全通道烟气总流量的相对偏差由18.7%降到了5.5%下列,进到到各电除尘器內部的烟气总流量误差明显变小,可合理提高设备利用率;空预器出口至电除尘器入口段烟道烟气阻力降到292Pa,烟气阻力减少了296Pa,此段烟气阻力减少了近50%,降阻实际效果不错。

图4(b)为电除尘器出口至引风机入口段烟道势流提升改造方案三维模型图。根据烟道外伸、转为烟道处改装导流板等方法提升电除尘器出口至引风机入口段烟道势流自然环境,减少烟道阻力,提高离心风机入口势流自然环境(图6)。CFD数值模拟结果显示,此段阻力由177Pa降到57Pa,降阻120Pa,引风机入口烟道横截面的气旋速率遍布相对性相对标准偏差降到7%下列,改进了引风机运作势流环境因素。

3 总结

文中选用CFD数值模拟方式,对某1000MW加热炉空预器出口至引风机入口烟道开展了势流确诊剖析,对于目前烟道阻力稍大及势流遍布存在的不足,在各转为烟道及大小头段设定导流板,将一部分斜角转为烟道可靠性设计成弧型转为烟道,并在烟道三通部位设定气旋调节器,合理减少了烟道阻力,与此同时改进烟道势流遍布匀称性。提升改造方案具备更新改造量小、计划方案灵便靠谱、更新改造风险性低,与此同时盈利不错等特性,工程项目投资回报率不错。科学研究实例具备典型性象征性,适用范围比较广泛。