某電廠燃煤鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)阻力優(yōu)化與分析

劉文

（廣州永興環(huán)保能源有限公司，廣州 510410）

某電廠燃煤鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)阻力優(yōu)化與分析

劉文

（廣州永興環(huán)保能源有限公司，廣州 510410）

分析了某電廠300MW機(jī)組亞臨界鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)阻力狀況，結(jié)合機(jī)組超低排放改造，提出整體優(yōu)化改造方案。通過電袋除塵系統(tǒng)擴(kuò)容改造、中間熱媒體煙氣換熱器（MGGH）系統(tǒng)改造、“引增合一”改造、風(fēng)機(jī)選型、優(yōu)化系統(tǒng)煙風(fēng)阻力狀況，解決了原煙風(fēng)系統(tǒng)阻力大的問題。在滿足機(jī)組超低排放環(huán)保要求的前提下，使機(jī)組煙風(fēng)系統(tǒng)能耗控制在較低水平。

超低排放；阻力優(yōu)化；引增合一；風(fēng)機(jī)選型；節(jié)能

0 引言

隨著國內(nèi)環(huán)保要求的日益提高，燃煤機(jī)組大都進(jìn)行了脫硫、脫硝改造，在機(jī)組環(huán)保水平提高的同時(shí)，也帶來了系統(tǒng)煙風(fēng)阻力增大、機(jī)組能耗提高的問題。2015年12月，國務(wù)院常務(wù)會議決定在2020年之前對燃煤電廠全面實(shí)施超低排放和節(jié)能改造，很多現(xiàn)役機(jī)組面臨系統(tǒng)性的環(huán)保改造。如何利用超低排放改造的契機(jī)，對機(jī)組煙風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化，滿足超低排放要求的同時(shí)，解決系統(tǒng)煙風(fēng)阻力大的問題，使機(jī)組能耗維持在較低水平，是一個(gè)值得思考的問題。

1 設(shè)備概況

某電廠2×330MW機(jī)組鍋爐為亞臨界參數(shù)、汽包自然循環(huán)、四角切圓燃燒、直吹式制粉系統(tǒng)、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、單爐膛Π形布置、全鋼架全懸吊結(jié)構(gòu)、固態(tài)排渣煤粉爐。機(jī)組脫硝采用選擇性催化還原系統(tǒng)（SCR），脫硝效率80%，NOx排放質(zhì)量濃度小于100mg/m3。除塵器采用電袋復(fù)合除塵系統(tǒng)，布置在鍋爐空氣預(yù)熱器（以下簡稱空預(yù)器）后、引風(fēng)機(jī)前，設(shè)計(jì)除塵器出口粉塵質(zhì)量濃度小于30 mg/m3。機(jī)組煙氣系統(tǒng)配置2臺雙吸離心式引風(fēng)機(jī)，其技術(shù)規(guī)范見表1。機(jī)組脫硫采用石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)，“一爐一塔”配置，設(shè)置煙氣換熱器（GGH），煙氣脫硫系統(tǒng)配備1臺動(dòng)葉可調(diào)軸流式增壓風(fēng)機(jī)，其技術(shù)規(guī)范見表2。

2 系統(tǒng)問題與分析

該電廠＃2機(jī)組在調(diào)試時(shí)即發(fā)現(xiàn)，當(dāng)機(jī)組達(dá)到最大出力時(shí)，引風(fēng)機(jī)出力受限，沒有可調(diào)節(jié)余量，引風(fēng)機(jī)出口至增壓風(fēng)機(jī)入口段全壓損失約1.4 kPa。一般而言，引風(fēng)機(jī)出口擴(kuò)壓段變徑管角度不超過15°，而現(xiàn)場由于場地和安裝條件限制，引風(fēng)機(jī)出口變徑管的角度約為35°。風(fēng)機(jī)現(xiàn)場布置如圖1所示。

表1 引風(fēng)機(jī)技術(shù)規(guī)范

表2 增壓風(fēng)機(jī)技術(shù)規(guī)范

圖1 引風(fēng)機(jī)出口煙道模擬

機(jī)組在大修時(shí)進(jìn)行了煙道降阻改造，分別在引風(fēng)機(jī)出口擴(kuò)壓段和增壓風(fēng)機(jī)入口段增加導(dǎo)流板，優(yōu)化煙氣流場，改造后煙氣阻力下降約340Pa，系統(tǒng)運(yùn)行狀況有所改善。之后由于增壓風(fēng)機(jī)葉片螺栓質(zhì)量等問題，該電廠＃2機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)了增壓風(fēng)機(jī)葉片螺栓斷裂導(dǎo)致葉片脫落，增壓風(fēng)機(jī)葉輪損壞的問題［2］，電廠被迫拆除增壓風(fēng)機(jī)葉輪，以維持機(jī)組運(yùn)行。故障運(yùn)行期間委托西安熱工院進(jìn)行了＃2鍋爐引風(fēng)機(jī)現(xiàn)場熱態(tài)試驗(yàn)，試驗(yàn)期間機(jī)組分別安排在蒸汽量966，802和693 t/h 3個(gè)工況，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表3 ＃2機(jī)組熱態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過對比發(fā)現(xiàn)，各負(fù)荷工況下風(fēng)機(jī)實(shí)測效率及表盤轉(zhuǎn)速與其性能曲線對應(yīng)值吻合，現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能能達(dá)到其設(shè)計(jì)性能。試驗(yàn)期間由于增壓風(fēng)機(jī)停運(yùn)，現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)不僅需要克服煙風(fēng)系統(tǒng)總阻力，而且要克服增壓風(fēng)機(jī)葉輪拆除后的風(fēng)機(jī)本體阻力，因此，試驗(yàn)期間引風(fēng)機(jī)雖然已經(jīng)達(dá)到最大出力，但僅能滿足蒸發(fā)量966 t/h的工況。

試驗(yàn)期間，在試驗(yàn)工況下還進(jìn)行了系統(tǒng)沿程阻力測試，測試數(shù)據(jù)見表4。由表4可知：試驗(yàn)期間脫硝系統(tǒng)、空預(yù)器及電袋除塵器阻力基本處于正常水平；脫硫系統(tǒng)阻力（即增壓風(fēng)機(jī)出口全壓）也基本處于正常水平，GGH不存在堵塞問題；引風(fēng)機(jī)出口至增壓風(fēng)機(jī)入口煙道阻力在1 200 Pa左右，仍處于偏高水平，具有優(yōu)化改造的空間［3］。

3 改造狀況

針對機(jī)組存在的原有問題，結(jié)合超低排放改造的契機(jī)，對機(jī)組煙風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化。脫硫系統(tǒng)取消旁路后，增壓風(fēng)機(jī)成為鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)唯一通道，一旦增壓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)問題，機(jī)組即被迫停運(yùn)。該電廠投運(yùn)3年間，因增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)問題引起的非計(jì)劃停運(yùn)（以下簡稱非停）次數(shù)占到總數(shù)的70%以上，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此，本次改造將取消增壓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行“引增合一”改造。改造后2臺引風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，大大降低了機(jī)組非停風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)行超低排放改造后，煙風(fēng)系統(tǒng)全壓升有所增加，原引風(fēng)機(jī)出力無法滿足要求，因此進(jìn)行“引增合一”的改造是必要的［4］。

表4 ＃2機(jī)組系統(tǒng)沿程阻力

3.1 風(fēng)機(jī)選型

機(jī)組超低排放改造包括SCR脫硝系統(tǒng)增加備用層催化劑、電袋除塵器擴(kuò)容、增加中間熱煤體煙氣換熱器（MGGH）系統(tǒng)（取消原GGH）、脫硫系統(tǒng)擴(kuò)容、增加濕式電除塵系統(tǒng)?？傮w評估，改造后新引風(fēng)機(jī)全壓升約11 400 Pa，風(fēng)機(jī)選型考慮增加5%的裕量，風(fēng)機(jī)全壓升按11970Pa設(shè)計(jì)。原引風(fēng)機(jī)為變頻式雙吸離心風(fēng)機(jī)，由于場地原因風(fēng)機(jī)出口擴(kuò)壓段位置受限，導(dǎo)致煙道阻力偏大。故本次改造選用雙級動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)選型參數(shù)見表5。

3.2 煙道優(yōu)化

進(jìn)行超低排放改造后，除塵器出口至脫硫吸收塔入口區(qū)域拆除了原引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)和附屬煙道，新增2臺雙級動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)和MGGH，其中2臺新引風(fēng)機(jī)水平對稱布置。改造后，軸流風(fēng)機(jī)出口有足夠的擴(kuò)壓段，避免了原風(fēng)機(jī)出口擴(kuò)壓段煙道阻力大的問題。

4 改造效果分析

機(jī)組改造后，在鍋爐蒸發(fā)量1 080 t/h+氧量3.4%，1045 t/h+氧量2.7%，828 t/h+氧量2.8%，540 t/h+氧量6.3%負(fù)荷下，對＃2鍋爐進(jìn)行風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)［5-6］，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表6。

通過表6可知，機(jī)組各工況下的風(fēng)機(jī)全壓升均明顯低于設(shè)計(jì)工況，表明系統(tǒng)煙道優(yōu)化效果較好，煙風(fēng)系統(tǒng)阻力有明顯降低。引風(fēng)機(jī)運(yùn)行在高流量、低壓頭區(qū)域。將＃2鍋爐A引風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)標(biāo)示在引風(fēng)機(jī)性能特性曲線上，可知引風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)，如圖2所示。

表5 新引風(fēng)機(jī)性能參數(shù)

表6 ＃2鍋爐A引風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖2 ＃2鍋爐滿負(fù)荷工況A引風(fēng)機(jī)在性能曲線上的工況點(diǎn)

由圖2可知，引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)BMCR工況煙氣體積流量為267.0m3/s、比功為12031.33 J/kg，而實(shí)測＃2鍋爐A引風(fēng)機(jī)BMCR工況煙氣體積流量為280.9 m3/s、比功為9699.30J/kg。實(shí)測工況處于引風(fēng)機(jī)性能曲線的右下方，風(fēng)機(jī)效率有隨煙氣系統(tǒng)阻力增大而增大的趨勢。進(jìn)行風(fēng)機(jī)性能測試時(shí)，機(jī)組運(yùn)行時(shí)間約半年，各系統(tǒng)阻力部件運(yùn)行狀況較好，煙風(fēng)系統(tǒng)阻力較低。隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間增加，不可避免地存在煙風(fēng)系統(tǒng)阻力增加的趨勢，而風(fēng)機(jī)效率在系統(tǒng)阻力增加的情況下有所提升，這對于機(jī)組的長期穩(wěn)定運(yùn)行是有利的。以鍋爐實(shí)際出力時(shí)引風(fēng)機(jī)實(shí)測煙氣體積流量與換算后的設(shè)計(jì)值作比較，比較結(jié)果見表7。

由表7數(shù)據(jù)可知，A引風(fēng)機(jī)在BMCR，75%BRL，50%BRL和BRL工況下實(shí)測風(fēng)機(jī)全壓效率與從性能曲線上得出的全壓效率設(shè)計(jì)值基本符合，其中在75%BRL工況下風(fēng)機(jī)全壓效率小于性能曲線設(shè)計(jì)值，引風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行效果基本滿足設(shè)計(jì)要求。

表7 ＃2鍋爐A引風(fēng)機(jī)實(shí)測值與設(shè)計(jì)值比較結(jié)果

5 結(jié)束語

利用機(jī)組超低排放系統(tǒng)改造的契機(jī)，對鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化改造，由改造效果可知，新引風(fēng)機(jī)能夠滿足日常鍋爐任何工況的運(yùn)行需要，避免了改造前鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)阻力大、鍋爐出力受限的問題。鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)的整體優(yōu)化效果很好，鍋爐尾部煙道系統(tǒng)阻力小于原設(shè)計(jì)值，引風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行全壓均比設(shè)計(jì)值低，實(shí)測工況處于引風(fēng)機(jī)性能曲線的右下方，風(fēng)機(jī)效率有隨煙氣系統(tǒng)阻力增大而增大的趨勢。引風(fēng)機(jī)運(yùn)行在大流量、低壓頭的工況，符合軸式流風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)?？傮w而言，通過機(jī)組煙風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化與引增合一改造，既滿足了機(jī)組超低排放改造的要求，又解決了機(jī)組煙風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，改造后機(jī)組整體運(yùn)行狀況良好。

［1］李才耿，黃秋雄，謝煥彪.廣州中電荔新鍋爐煙道降阻分析與優(yōu)化改造［J］.廣東電力，2014，27（7）：34-40.

［2］段小云.鍋爐增壓風(fēng)機(jī)葉片斷裂原因分析及解決對策［J］.廣東電力，2015，28（5）：32-35.

［3］西安熱工研究院有限公司.廣州中電荔新電力實(shí)業(yè)有限公司2號機(jī)組引風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)報(bào)告［R］.西安：西安熱工研究院有限公司，2014.

［4］王演銘.超臨界燃煤機(jī)組“引增合一”改造方案設(shè)計(jì)及實(shí)施［D］.保定：華北電力大學(xué)，2015.

［5］電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程：GB 10184—1988［S］.

［6］電站鍋爐風(fēng)機(jī)現(xiàn)場性能試驗(yàn)規(guī)程：DL/T 469—2004［S］.

（本文責(zé)編：白銀雷）

TK 223.26

B

1674-1951（2016）11-0001-03

劉文（1983—），男，河南駐馬店人，工程師，工程碩士，從事火力發(fā)電廠運(yùn)行管理方面的工作（E-mail：wenforwork＠126.com）。

2016-06-13；

2016-10-08