鍋爐煙風管道設計優(yōu)化策略

周沛然

摘? ? 要：近年來，隨著工業(yè)化進程的加快，鍋爐在工業(yè)生產中發(fā)揮著日益重要的作用，尤其是在火電廠的運行中，鍋爐更是不可或缺的設備。現階段，隨著生產生活中用電需求的逐年增加，火電廠承擔著越來越重要的電力生產任務，為滿足電力生產需求，各個火電廠都需要加強鍋爐煙風管道的設計優(yōu)化，提高鍋爐系統(tǒng)的生產能力?；诖?，本文重點分析了鍋爐煙風管道設計優(yōu)化的相關策略，此研究能夠為火電廠鍋爐系統(tǒng)的優(yōu)化與改造提供重要的參考與借鑒。

關鍵詞：鍋爐煙風管道;設計優(yōu)化;策略

1? 引言

為適應可持續(xù)發(fā)展與生產擴大的要求，火電廠需加強鍋爐煙風管道的設計優(yōu)化與改進，通過煙風管道的改進來減少鍋爐系統(tǒng)運行中的能源消耗，滿足火電廠日益擴大的生產需求，促進火電廠經濟與社會效益的實現。

2? 火電廠鍋爐煙風管道的基本概述

在火電廠鍋爐煙風管道的設計過程中，相關設計人員需嚴格遵守相應的設計標準與規(guī)范，以《六道技規(guī)》為指導，設計人員需結合生產的要求，進行壁厚的選取、荷載的計算、加固肋與內撐桿規(guī)格的選擇，通常情況下，如果為1000t/h以下的鍋爐，盡量選用圓形管道。在實際的火電廠生產中，600MW以上的火電廠中，圓形管道的應用相對普遍，1000t/h以下的鍋爐中，并未完全遵守規(guī)范的要求來選擇圓形管道，而多使用的是矩形管道。圓形管道的制作相對簡單，大型機組在鍋爐系統(tǒng)的設計方面需充分考慮煙道的防爆壓力等指標，出于這種考慮，圓形煙風管道在相關參數的控制上相對便捷，且在空氣動力相同的情況下，圓形煙道的材料消耗相對較少[1]。比如，以2×600MW機組為例，在煙風管道的選擇上，如果采用的是圓形管道，能夠大大減少鋼材的使用量。

對小型火力發(fā)電廠鍋爐系統(tǒng)而言，其在設計與生產的過程中，對于煙風道并沒有嚴格的要求，這種情況下，在設計過程中對鋼材用量也沒有嚴格的限制，一般多采用的是矩形管道。隨著生產規(guī)模的擴大，再加上考慮經濟性、技術性因素，對鍋爐煙風管道的設計優(yōu)化具有現實意義。

3? 鍋爐煙風管道設計優(yōu)化的策略

3.1? 煙風道壁厚的優(yōu)化

在鍋爐系統(tǒng)的煙風管道設計方面，壁厚是一個重要的指標，適當增加煙風道壁厚，能夠提高道體的剛度、增加加固肋間距。在壁厚的優(yōu)化過程中，為了提高鍋爐煙風管道設計的合理性，相關設計人員需在實際的設計過程中遵守相應的設計規(guī)則，嚴格根據規(guī)則中規(guī)定的計算方法，來開展相應的計算。鍋爐煙風管道的剛度、加固肋間距、強度與道體壁厚之間呈現出明顯的正比關系，因此，當在鍋爐煙風管道的設計過程中增大了道體的壁厚以后，同樣會使得煙風道的剛度、強度與加固肋間距有所增大，提升煙風管道的各方面性能[2]。此外，鍋爐系統(tǒng)的設計過程中，鍋爐煙風道加固肋斷面慣性矩、最小斷面系數也同樣是需要重點考慮的參數，通過對煙風道壁厚的優(yōu)化，能夠保障這些參數的合理性。

比如，以某鍋爐煙風管道的設計為例，此鍋爐系統(tǒng)中為10.52×7.7mm規(guī)格的煙風道分別分析在不同的壁厚條件下的加固肋間距情況，如表1所示。

由表1，在鍋爐煙風道的設計中，加固肋間距隨著壁厚的增加而逐步增大，因此，二者呈現出正向變化的關系。此外，在壁厚逐步增大的過程中，加固肋規(guī)格逐步降低，當壁厚才能夠4mm增大到8mm的過程，加固肋規(guī)格從116降至112.6，從此變化趨勢來看，壁厚的優(yōu)化能夠實現加固肋跨度、間距的科學調整。但是，內支撐的設置在一定程度上增大煙風道的阻力，因此，這就要求有關設計人員在內支撐的設計方面需全面考慮多種因素，比如，鋼材消耗量、煙風道風機耗電量等。

3.2? 內撐桿優(yōu)化

鍋爐煙風管道的設計優(yōu)化中，同樣需要進行內撐桿的優(yōu)化。在整個的鍋爐系統(tǒng)內，內撐桿與加固肋的配合在一定程度上可以適當地降低加固肋的規(guī)格，這種設計下能夠有效控制加固肋跨度。但是，內撐桿的設置往往會使得煙風道中存在由此所造成的部分阻力。在鍋爐系統(tǒng)中，圓形管道的應用相對較多，圓形內撐桿的應用會加大渦流現象的產生，因此，在內撐桿的設置方面，需要對此進行相應的優(yōu)化與調整。在內撐桿的選擇方面，相關人員需結合鍋爐系統(tǒng)的運行工況等來進行，如果根據流場分析結果選擇的是菱形或者翼型內撐桿，需保持內撐桿與加固肋的對應布置，從而降低渦流現象的發(fā)生概率，并減弱鍋爐系統(tǒng)運行中的振動與噪聲，道體內的流動阻力也會在內撐桿的優(yōu)化設計中得以有效降低，實現了鍋爐系統(tǒng)運行中能源消耗的控制[3]。根據有關調查，當內撐桿數量與圓形內撐桿數量一致時，流動阻力有效降低了將近40%[4]。

3.3? 積灰荷載優(yōu)化

鍋爐煙風管道的設計與優(yōu)化過程中，積灰荷載同樣是需要重點考慮的因素。煙道荷載主要包含了內壓力、自重、保溫、積灰與風載等，在相應的設計規(guī)范中明確規(guī)定了其計算原則與方法。與其他的荷載相比，積灰荷載屬于可優(yōu)化荷載，能夠在鍋爐煙風管道的設計過程中，結合系統(tǒng)的實際需求，來進行相應的優(yōu)化設計與調整。近年來，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的提出，在鍋爐的使用過程中，人們對脫硫塔前高效除塵器的要求更高，煙氣高效除塵器的含塵量越來越低。從各個領域鍋爐運行的實際情況來看，積灰荷載的優(yōu)化中，如果是煤氣鍋爐，煙道積灰高度以1/20截面高度來進行計算;如果是燃煤鍋爐，除塵器后的積灰高度以1/10截面高度來計算比較合理，通過積灰高度的確定，能夠有效降低積灰荷載，進而實現對加固肋截面尺寸的科學控制[5]。在不同的鍋爐系統(tǒng)中，積灰荷載的優(yōu)化都需要從自身的實際情況著手，嚴格根據積灰高度的情況來進行相應的計算與優(yōu)化。

4? 結束語

近年來，一些工業(yè)企業(yè)在現代化的發(fā)展過程中，逐步開展了鍋爐煙風管道的設計優(yōu)化探索，綜合來看，優(yōu)化工作需從壁厚、內撐桿與積灰荷載優(yōu)化等方面來進行，結合鍋爐系統(tǒng)運行的實際情況，保障優(yōu)化工作的順利進行，為企業(yè)創(chuàng)造更大的發(fā)展空間。

參考文獻：

[1] 王方明，王毅，張茂.鍋爐煙風管道設計優(yōu)化探析[J].中國新技術新產品，2018（7）：97～98.

[2] 陳大生.電廠鍋爐低氮燃燒改造及運行優(yōu)化調整探析[J].黑龍江科技信息，2015（16）：141.

[3] 劉文.某電廠燃煤鍋爐煙風系統(tǒng)阻力優(yōu)化與分析[J].華電技術，2016（11）：1～3+6.

[4] 朱彥亮.熱風爐煙氣余熱回收的工藝優(yōu)化方案探析[J].冶金標準化與質量，2019（3）：40～43.

[5] 梁巍，梁嵐清，邢淑艷，等.鍋爐煙風管道振動問題解決方法的探討[J].電站系統(tǒng)工程，2018（2）：37～38.