某電廠燃煤鍋爐煙風系統阻力優化與分析

劉文

（廣州永興環保能源有限公司，廣州 510410）

某電廠燃煤鍋爐煙風系統阻力優化與分析

劉文

（廣州永興環保能源有限公司，廣州 510410）

分析了某電廠300MW機組亞臨界鍋爐煙風系統阻力狀況，結合機組超低排放改造，提出整體優化改造方案。通過電袋除塵系統擴容改造、中間熱媒體煙氣換熱器（MGGH）系統改造、“引增合一”改造、風機選型、優化系統煙風阻力狀況，解決了原煙風系統阻力大的問題。在滿足機組超低排放環保要求的前提下，使機組煙風系統能耗控制在較低水平。

超低排放；阻力優化；引增合一；風機選型；節能

0 引言

隨著國內環保要求的日益提高，燃煤機組大都進行了脫硫、脫硝改造，在機組環保水平提高的同時，也帶來了系統煙風阻力增大、機組能耗提高的問題。2015年12月，國務院常務會議決定在2020年之前對燃煤電廠全面實施超低排放和節能改造，很多現役機組面臨系統性的環保改造。如何利用超低排放改造的契機，對機組煙風系統進行整體優化，滿足超低排放要求的同時，解決系統煙風阻力大的問題，使機組能耗維持在較低水平，是一個值得思考的問題。

1 設備概況

某電廠2×330MW機組鍋爐為亞臨界參數、汽包自然循環、四角切圓燃燒、直吹式制粉系統、一次中間再熱、平衡通風、單爐膛Π形布置、全鋼架全懸吊結構、固態排渣煤粉爐。機組脫硝采用選擇性催化還原系統（SCR），脫硝效率80%，NOx排放質量濃度小于100mg/m3。除塵器采用電袋復合除塵系統，布置在鍋爐空氣預熱器（以下簡稱空預器）后、引風機前，設計除塵器出口粉塵質量濃度小于30 mg/m3。機組煙氣系統配置2臺雙吸離心式引風機，其技術規范見表1。機組脫硫采用石灰石-石膏濕法脫硫系統，“一爐一塔”配置，設置煙氣換熱器（GGH），煙氣脫硫系統配備1臺動葉可調軸流式增壓風機，其技術規范見表2。

2 系統問題與分析

該電廠＃2機組在調試時即發現，當機組達到最大出力時，引風機出力受限，沒有可調節余量，引風機出口至增壓風機入口段全壓損失約1.4 kPa。一般而言，引風機出口擴壓段變徑管角度不超過15°，而現場由于場地和安裝條件限制，引風機出口變徑管的角度約為35°。風機現場布置如圖1所示。

表1 引風機技術規范

表2 增壓風機技術規范

圖1 引風機出口煙道模擬

機組在大修時進行了煙道降阻改造，分別在引風機出口擴壓段和增壓風機入口段增加導流板，優化煙氣流場，改造后煙氣阻力下降約340Pa，系統運行狀況有所改善。之后由于增壓風機葉片螺栓質量等問題，該電廠＃2機組運行中出現了增壓風機葉片螺栓斷裂導致葉片脫落，增壓風機葉輪損壞的問題［2］，電廠被迫拆除增壓風機葉輪，以維持機組運行。故障運行期間委托西安熱工院進行了＃2鍋爐引風機現場熱態試驗，試驗期間機組分別安排在蒸汽量966，802和693 t/h 3個工況，試驗數據見表3。

表3 ＃2機組熱態試驗數據

通過對比發現，各負荷工況下風機實測效率及表盤轉速與其性能曲線對應值吻合，現有引風機的實際性能能達到其設計性能。試驗期間由于增壓風機停運，現有引風機不僅需要克服煙風系統總阻力，而且要克服增壓風機葉輪拆除后的風機本體阻力，因此，試驗期間引風機雖然已經達到最大出力，但僅能滿足蒸發量966 t/h的工況。

試驗期間，在試驗工況下還進行了系統沿程阻力測試，測試數據見表4。由表4可知：試驗期間脫硝系統、空預器及電袋除塵器阻力基本處于正常水平；脫硫系統阻力（即增壓風機出口全壓）也基本處于正常水平，GGH不存在堵塞問題；引風機出口至增壓風機入口煙道阻力在1 200 Pa左右，仍處于偏高水平，具有優化改造的空間［3］。

3 改造狀況

針對機組存在的原有問題，結合超低排放改造的契機，對機組煙風系統進行整體優化。脫硫系統取消旁路后，增壓風機成為鍋爐煙風系統唯一通道，一旦增壓風機出現問題，機組即被迫停運。該電廠投運3年間，因增壓風機系統問題引起的非計劃停運（以下簡稱非停）次數占到總數的70%以上，嚴重影響機組的安全、穩定運行。因此，本次改造將取消增壓風機，進行“引增合一”改造。改造后2臺引風機并聯運行，大大降低了機組非停風險。進行超低排放改造后，煙風系統全壓升有所增加，原引風機出力無法滿足要求，因此進行“引增合一”的改造是必要的［4］。

表4 ＃2機組系統沿程阻力

3.1 風機選型

機組超低排放改造包括SCR脫硝系統增加備用層催化劑、電袋除塵器擴容、增加中間熱煤體煙氣換熱器（MGGH）系統（取消原GGH）、脫硫系統擴容、增加濕式電除塵系統。總體評估，改造后新引風機全壓升約11 400 Pa，風機選型考慮增加5%的裕量，風機全壓升按11970Pa設計。原引風機為變頻式雙吸離心風機，由于場地原因風機出口擴壓段位置受限，導致煙道阻力偏大。故本次改造選用雙級動葉可調軸流式風機，風機選型參數見表5。

3.2 煙道優化

進行超低排放改造后，除塵器出口至脫硫吸收塔入口區域拆除了原引風機、增壓風機和附屬煙道，新增2臺雙級動葉可調軸流式風機和MGGH，其中2臺新引風機水平對稱布置。改造后，軸流風機出口有足夠的擴壓段，避免了原風機出口擴壓段煙道阻力大的問題。

4 改造效果分析

機組改造后，在鍋爐蒸發量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%負荷下，對＃2鍋爐進行風機性能試驗［5-6］，試驗數據見表6。

通過表6可知，機組各工況下的風機全壓升均明顯低于設計工況，表明系統煙道優化效果較好，煙風系統阻力有明顯降低。引風機運行在高流量、低壓頭區域。將＃2鍋爐A引風機運行參數標示在引風機性能特性曲線上，可知引風機運行工況點，如圖2所示。

表5 新引風機性能參數

表6 ＃2鍋爐A引風機性能試驗數據

圖2 ＃2鍋爐滿負荷工況A引風機在性能曲線上的工況點

由圖2可知，引風機設計BMCR工況煙氣體積流量為267.0m3/s、比功為12031.33 J/kg，而實測＃2鍋爐A引風機BMCR工況煙氣體積流量為280.9 m3/s、比功為9699.30J/kg。實測工況處于引風機性能曲線的右下方，風機效率有隨煙氣系統阻力增大而增大的趨勢。進行風機性能測試時，機組運行時間約半年，各系統阻力部件運行狀況較好，煙風系統阻力較低。隨著機組運行時間增加，不可避免地存在煙風系統阻力增加的趨勢，而風機效率在系統阻力增加的情況下有所提升，這對于機組的長期穩定運行是有利的。以鍋爐實際出力時引風機實測煙氣體積流量與換算后的設計值作比較，比較結果見表7。

由表7數據可知，A引風機在BMCR，75%BRL，50%BRL和BRL工況下實測風機全壓效率與從性能曲線上得出的全壓效率設計值基本符合，其中在75%BRL工況下風機全壓效率小于性能曲線設計值，引風機實際運行效果基本滿足設計要求。

表7 ＃2鍋爐A引風機實測值與設計值比較結果

5 結束語

利用機組超低排放系統改造的契機，對鍋爐煙風系統進行整體優化改造，由改造效果可知，新引風機能夠滿足日常鍋爐任何工況的運行需要，避免了改造前鍋爐煙風系統阻力大、鍋爐出力受限的問題。鍋爐煙風系統的整體優化效果很好，鍋爐尾部煙道系統阻力小于原設計值，引風機實際運行全壓均比設計值低，實測工況處于引風機性能曲線的右下方，風機效率有隨煙氣系統阻力增大而增大的趨勢。引風機運行在大流量、低壓頭的工況，符合軸式流風機的特點。總體而言，通過機組煙風系統的優化與引增合一改造，既滿足了機組超低排放改造的要求，又解決了機組煙風系統存在的問題，改造后機組整體運行狀況良好。

［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化改造［J］.廣東電力，2014，27（7）：34-40.

［2］段小云.鍋爐增壓風機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業有限公司2號機組引風機性能試驗報告［R］.西安：西安熱工研究院有限公司，2014.

［4］王演銘.超臨界燃煤機組“引增合一”改造方案設計及實施［D］.保定：華北電力大學，2015.

［5］電站鍋爐性能試驗規程：GB 10184—1988［S］.

［6］電站鍋爐風機現場性能試驗規程：DL/T 469—2004［S］.

（本文責編：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，從事火力發電廠運行管理方面的工作（E-mail：wenforwork＠126.com）。

2016-06-13；

2016-10-08