匯合煙道振動分析及優(yōu)化解決方案

魏敏

南京中電環(huán)?？萍加邢薰?江蘇南京 210012

1 情況介紹

合肥某熱電公司現(xiàn)有四臺鍋爐，采用“SNCR+SCR+COA+電除塵器+半干法脫硫+布袋除塵器+煙氣脫白”進行超低排放改造。1#、2#鍋爐煙氣經(jīng)過處理后，經(jīng)引風機匯入1#、2#母管頂部及側(cè)部；3#、4#鍋爐煙氣經(jīng)過處理后，經(jīng)引風機分別引出匯入3#、4#母管；1#、2#母管與3#、4#母管從煙囪兩側(cè)進入排入大氣，布置圖如圖1。1#、2#爐匯合母管煙道在兩臺爐同時運行時，下部支架振動劇烈；3#、4#爐匯合母管煙道運行正常。

圖1 煙道布置圖

2 振動測試

3#、4#煙道匯合由于場地較大，由4#煙道擴口后3#煙道匯入，煙道流場相對較好并未發(fā)生振動現(xiàn)象，現(xiàn)著重對1#、2#爐煙氣振動情況進行測試分析。

工況一：1#爐80%負荷，2#爐20%負荷，振動響聲明顯變??；工況二：1#爐20%負荷，2#爐80%負荷，振動響聲稍微大點；工況三：1#爐50%負荷，2#爐50%負荷，振動劇烈。用振動頻率測試儀測1、2、3、4號柱振動頻率，3號柱振動頻率大于1號柱，其次大于2號柱。

3 振動原因分析

3.1 煙道連接復(fù)雜導(dǎo)致氣流分布不均

由于場地限制，1#、2#鍋爐煙氣分別從頂部、側(cè)部匯入1#、2#母管煙道，煙道結(jié)構(gòu)復(fù)雜。1#、2#煙道匯合[1]時存在多個變徑截面、彎頭，容易出現(xiàn)氣流分布不均勻的現(xiàn)象。氣流經(jīng)過彎道時，容易出現(xiàn)截面速度不均的情況。彎道處的內(nèi)外側(cè)壓力不同，從而導(dǎo)致氣流流速不同，氣流此時出現(xiàn)了雙螺旋形式的二次流，在彎道前后形成渦流區(qū)。同時，1#側(cè)部匯入，2#頂部匯入，在負荷相當時容易出現(xiàn)對沖現(xiàn)象，從而導(dǎo)致振動劇烈。

3.2 煙道加固肋強度不夠

煙道加固肋設(shè)計間距過大，一般情況對于方形煙道，間距超過1200mm可能會引起煙道局部振動。

3.3 煙道內(nèi)支撐產(chǎn)生的渦流

設(shè)計時煙道壁板厚度為5mm，煙道加固采用外加固肋+內(nèi)支撐管的形式。內(nèi)支撐管對氣流產(chǎn)生干擾，氣流經(jīng)過內(nèi)支撐時產(chǎn)生旋渦[2]，引起煙道振動[3]。

3.4 安裝精度不高

設(shè)備安裝精度不高，引風機或者換熱器安裝精度存在問題的話，也會引起附近煙道或者支架長生振動現(xiàn)象。

4 解決方案

4.1 CFD流場模擬

為了了解匯合煙道煙氣流場情況，用軟件CFD[4]進行模擬。通過速度流線（如圖2）可以看出，1#，2#引風機煙道匯合處煙氣亂流現(xiàn)象較為嚴重，出現(xiàn)此問題的原因有兩種因素。第一，1#引風機出口煙道距離煙道匯合處較近，且無煙氣導(dǎo)流措施；第二，匯合處設(shè)計不合理，導(dǎo)致煙氣串流，亂流現(xiàn)象。

4.2 增加導(dǎo)流板

在1#煙道兩處水平彎頭處增設(shè)導(dǎo)流板[5]；2#煙道三個方向轉(zhuǎn)向，在三處彎頭處增設(shè)導(dǎo)流板；1#、2#匯合處增設(shè)隔板防止氣流干擾出現(xiàn)；進入換熱器前增設(shè)水平導(dǎo)流板，詳見圖3。增加導(dǎo)流板使氣流分布均勻，煙氣流動穩(wěn)定。

圖2 速度流線立面云圖

圖3 導(dǎo)流板增設(shè)圖

4.3 加固肋加強

針對煙道加固肋間距較大地方采取增設(shè)加固肋方式，增加煙道整體強度和剛度，提高煙道抗振動性能。

5 結(jié)語

通過對振動煙道原因分析，采用CFD進行煙道流場模擬，進行三種措施消除振動，達到了很好的效果。運行后，煙道不再產(chǎn)生振動，消除了安全隱患，保證了設(shè)備穩(wěn)定運行。