鍋爐煙風(fēng)道優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

華能海門電廠鍋爐煙風(fēng)道優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

鍋爐煙風(fēng)道優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用華能海門電廠1目錄一、概述二、項目立項的背景三、項目研究的主要內(nèi)容四、研究后的優(yōu)化方案

五、優(yōu)化應(yīng)用的經(jīng)濟性評價

六、總結(jié)鍋爐煙風(fēng)道優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用目錄鍋爐煙風(fēng)道優(yōu)化技術(shù)應(yīng)2鍋爐煙風(fēng)道優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用在電廠的煙風(fēng)道設(shè)計中普遍存在彎頭多、路徑長等問題，增加了煙風(fēng)道阻力及對應(yīng)風(fēng)機的電耗。故海門電廠對已運行的1、2號機組進行系統(tǒng)分析，通過相應(yīng)的技術(shù)研究，提出了3、4號機組煙風(fēng)道設(shè)計優(yōu)化的設(shè)想，并最終付諸實施，取得顯著的技術(shù)和經(jīng)濟效益，每臺機組可降低初投資115.9萬元，每年每臺機組節(jié)約的運行費用210萬元，為節(jié)能工作樹立新的典范。一、概況鍋爐煙風(fēng)道優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用在電廠的煙風(fēng)道設(shè)計中普3

1、目前電廠的煙風(fēng)道設(shè)計，主要依據(jù)是設(shè)計規(guī)程，由于受工程進度要求和設(shè)計理念的影響，設(shè)計工作往往停留在能滿足規(guī)程要求的層面上，而沒有進行細化、優(yōu)化設(shè)計。2、另一方面，煙風(fēng)道阻力的計算一般是參照規(guī)程的經(jīng)驗公式進行逐個核算，并最終累加，這可能使得核算出來的阻力不能實際反應(yīng)煙風(fēng)系統(tǒng)的總體情況。二、項目立項的背景鍋爐煙風(fēng)道優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用1、目前電廠的煙風(fēng)道設(shè)計，主要依據(jù)是設(shè)計4二、項目立項的背景

3、電廠的煙風(fēng)系統(tǒng)整體上來說更加具體，各個系統(tǒng)相互聯(lián)系，同一系統(tǒng)的各個零件也互相影響，目前為止關(guān)于整個電廠煙風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能降耗的研究相對較少。隨著計算流體力學(xué)數(shù)值模擬軟件的成熟和發(fā)展，完全可以對整個電廠煙風(fēng)系統(tǒng)進行流場的數(shù)值模擬，比較擇優(yōu)。隨著計算流體力學(xué)數(shù)值模擬軟件的成熟和發(fā)展，完全可以對整個電廠煙風(fēng)系統(tǒng)進行流場的數(shù)值模擬，比較擇優(yōu)。因此，本項目采用煙風(fēng)系統(tǒng)數(shù)值模擬和現(xiàn)場測試工作以驗證設(shè)計優(yōu)化的合理性，確定其經(jīng)濟效益。二、項目立項的背景3、電廠的煙風(fēng)系統(tǒng)整體上來說更加具5

煙風(fēng)煤粉管道的節(jié)能降耗主要體現(xiàn)在降低三大風(fēng)機（一次風(fēng)機、送風(fēng)機、引風(fēng)機）的能耗和降低材料初投資上：1）鍋爐送粉管道：其阻力損失較大，并且因為彎頭需要采用耐磨彎頭，故初始投資成本相對較高。主要優(yōu)化思路：調(diào)整管道整體布置，盡量減少彎頭，用銳角彎頭替代直角彎頭，并合理平衡磨煤機出口粉管之間的阻力。三、項目研究的主要內(nèi)容鍋爐煙風(fēng)道優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用煙風(fēng)煤粉管道的節(jié)能降耗主要體現(xiàn)在降低三大風(fēng)機（62）鍋爐冷風(fēng)道：風(fēng)機的吸風(fēng)口布置不僅會影響到風(fēng)機的運行壓頭，而且會影響到風(fēng)機吸入氣流的規(guī)則性。風(fēng)機出口風(fēng)道的布置也會影響到氣流的均布。主要優(yōu)化思路：優(yōu)化風(fēng)機吸風(fēng)口，盡量減少阻力，使氣流均布；減少風(fēng)道彎頭，優(yōu)化零部件內(nèi)撐桿，最大限度減少阻力。三、項目研究的主要內(nèi)容2）鍋爐冷風(fēng)道：風(fēng)機的吸風(fēng)口布置不僅會影響到風(fēng)機的運73）鍋爐熱風(fēng)道：風(fēng)道的布置會影響到送風(fēng)機的運行功率。消耗材料量和阻力損失在二次風(fēng)系統(tǒng)中均占有較大的比例，故應(yīng)從兩個方面著手優(yōu)化。主要優(yōu)化思路：盡量采用圓角，減少阻力損失；優(yōu)化零部件內(nèi)撐桿，最大限度減少阻力；進爐膛支管需要詳細設(shè)計，以使進入爐膛的氣流組織的更優(yōu)。三、項目研究的主要內(nèi)容3）鍋爐熱風(fēng)道：風(fēng)道的布置會影響到送風(fēng)機的運行功率84）除塵器前、后煙道：前煙道因含有飛灰，故阻力損失所占引風(fēng)機壓頭的比例相對較大，且除塵器對入口煙道氣流的均勻分布要求較高。后煙道的阻力損失對引風(fēng)機的運行壓頭也有較大影響。兩臺引風(fēng)機的入口煙道應(yīng)該盡量保持阻力均衡。主要優(yōu)化思路：減少煙道彎頭并采用銳角彎頭代替直角彎頭，最大限度減少阻力；使每個除塵器入口的三根煙道阻力盡量匹配。對煙道內(nèi)撐桿的設(shè)置進行合理調(diào)整，減少損失；對特定的彎頭設(shè)置導(dǎo)流板，使氣流組織均勻并降低阻力。三、項目研究的主要內(nèi)容4）除塵器前、后煙道：前煙道因含有飛灰，故阻力損失所9四、研究后的優(yōu)化方案

四、研究后的優(yōu)化方案103、4號機組采用的冷一次風(fēng)道布置簡圖原1、2號機組冷一次風(fēng)道布置簡圖

1、冷一次風(fēng)道的優(yōu)化方案四、研究后的優(yōu)化方案3、4號機組采用的冷一次風(fēng)道布置簡圖原1、2號機組冷一次風(fēng)11冷一次風(fēng)道的優(yōu)化方案3、4號機組優(yōu)化方案的主要特點如下：1）將風(fēng)機放在空預(yù)器前，一次風(fēng)機出口風(fēng)道直接穿過鍋爐構(gòu)架K5柱，減少一個90°彎頭；2）將一次風(fēng)機出口風(fēng)道由方形（4000x2800）改為圓形（Φ3820），優(yōu)化風(fēng)機出口風(fēng)道的流場分布，適當(dāng)減少風(fēng)道運行阻力，并減少風(fēng)道振動；3）風(fēng)機吸入口由原來的垂直周向吸風(fēng)口改為圓弧形收縮吸風(fēng)口，可減少風(fēng)道吸入口阻力；4）將壓力冷風(fēng)道母管由方形（2000x1800）改為圓形（Φ2120），減少風(fēng)道耗用鋼材量；5）降低壓力冷風(fēng)道母管標(biāo)高（22.17降為18.50），則每根調(diào)溫風(fēng)支管均可以減少一個彎頭及相應(yīng)直段，減少風(fēng)道耗用鋼材量；6）每臺風(fēng)機對應(yīng)的壓力冷風(fēng)道接入管由原來的直角彎改為斜向布置，減少風(fēng)道耗用鋼材量。冷一次風(fēng)道的優(yōu)化方案3、4號機組優(yōu)化方案的主要特點如下：12

3、4號機組冷一次風(fēng)道優(yōu)化成果匯總表項目內(nèi)容數(shù)值節(jié)約的材料量冷一次風(fēng)道（一）t23.3冷一次風(fēng)道（二）t17.4節(jié)約總重量t40.7共降低初投資萬元36.9阻力降低值Pa100%THA50.875%THA35.050%THA20.3注：鋼材價格按照技經(jīng)數(shù)據(jù)，為9061元/t。四、研究后的優(yōu)化方案3、4號機組冷一次風(fēng)道優(yōu)化成果匯總表數(shù)值節(jié)約的材料量13冷一次風(fēng)道現(xiàn)場測試結(jié)果與理論計算值對比表

由上表可以看出，現(xiàn)場實測的壓降顯著下降，達到了優(yōu)化效果。四、研究后的優(yōu)化方案工況項目一次風(fēng)機出口截面空預(yù)器入口截面100%THA溫度(℃)設(shè)計值31312號機組實測值38.538.63號機組實測值38.538.1流量（t/h）設(shè)計值498.62號機組實測值576.93號機組實測值715.5全壓（Pa）2號機組實測值11004.610874.63號機組實測值11666.111578.7全壓降（Pa）2號機組實測值——130.02號機組實測值（折算到設(shè)計流量和設(shè)計溫度）——123.73號機組實測值——87.43號機組實測值（折算到設(shè)計流量和設(shè)計溫度）——40.53號機優(yōu)化效果（實測值,折算到設(shè)計流量和設(shè)計溫度）——-83.2冷一次風(fēng)道現(xiàn)場測試結(jié)果與理論計算值對比表由上表可以看142、送粉管道的優(yōu)化方案

原1、2號機組送粉管道布置簡圖

3、4號機組送粉管道布置簡圖

3、4號機組優(yōu)化方案的主要特點如下：1）磨煤機出口部分，管道布置由原來的橫平豎直走向改為斜管，減少彎頭數(shù)目。2）燃燒器入口部分，將燃燒器入口的90°彎頭改為銳角彎頭，減少管材耗量及沿程阻力。四、研究后的優(yōu)化方案2、送粉管道的優(yōu)化方案原1、2號機組送粉管道布置簡圖3153、4號機組送粉管道優(yōu)化成果匯總表項目內(nèi)容A磨B磨C磨D磨E磨F磨節(jié)約的材料量φ762管道長度m36φ530管道長度m26折合管道重量t10折合材料成本萬元9.1耐磨彎頭規(guī)格為Φ762的減少10件，規(guī)格為Φ530的減少2件耐磨彎頭合同額萬元7.23共降低初投資萬元16.33阻力降低值Pa100%THA0259.2309.1491.5345.3435.675%THA0246.1293.5466.7327.9413.650%THA0214.5255.8406.8285.8360.5注：鋼材價格按照9061元/t計算送粉管道的優(yōu)化方案3、4號機組送粉管道優(yōu)化成果匯總表A磨B磨C磨D磨E磨F磨節(jié)163、除塵器前煙道優(yōu)化方案

原1、2號機組除塵器前煙道布置簡圖

3、4號機組除塵器前煙道布置簡圖

3、4號機組優(yōu)化方案的主要特點如下：1）原垂直管段部分改為斜管，減少了一個90°彎頭；2）進入除塵器3個接口的管道布置阻力差異進一步減小，使得進入除塵器的煙氣更容易分布均勻；四、研究后的優(yōu)化方案3、除塵器前煙道優(yōu)化方案原1、2號機組除塵器前煙道布置簡圖173、4號機組除塵器前管道優(yōu)化成果匯總表項目內(nèi)容數(shù)值節(jié)約的材料量節(jié)約總重量t33.3節(jié)約的補償器4個，計投資萬元4共降低初投資萬元34.3阻力降低值Pa100%THA49.2175%THA29.9850%THA15.903、4號機采用優(yōu)化方案后，現(xiàn)場實測的優(yōu)化效果優(yōu)于理論計算值，阻力下降值最高達146pa。除塵器前煙道優(yōu)化方案3、4號機組除塵器前管道優(yōu)化成果匯總表數(shù)值節(jié)約的材料量節(jié)約總18

為了減少熱二次風(fēng)道的阻力，3、4號機組的熱二次風(fēng)道在1、2號機組的基礎(chǔ)采取了以下措施：1）通過對風(fēng)道部分內(nèi)部支撐桁架的優(yōu)化設(shè)計、減少了支撐管的數(shù)量和節(jié)點板的面積，從而增加桁架處的熱二次風(fēng)的流通截面積，有效地減少了局部阻力。經(jīng)過優(yōu)化，僅支撐管的面積就減少了約27.4m2。4、熱二次風(fēng)道優(yōu)化方案四、研究后的優(yōu)化方案為了減少熱二次風(fēng)道的阻力，3、4號機組的熱二192）在空間允許的地方，將直角彎頭改為圓角彎頭，降低風(fēng)道阻力，如：預(yù)熱器出口的直角彎頭改為R1600的圓角彎頭。3)在盡可能的情況下，盡量將熱二次風(fēng)道內(nèi)的內(nèi)撐管的節(jié)點板方向布置成與二次風(fēng)的流動方向一致，以減少節(jié)點板在風(fēng)道內(nèi)所占流通截面，達到降低風(fēng)道阻力的目的。熱二次風(fēng)道優(yōu)化方案2）在空間允許的地方，將直角彎頭改為圓角彎頭，降低風(fēng)20五、優(yōu)化應(yīng)用的經(jīng)濟性評價項目冷一次風(fēng)道冷二次風(fēng)道熱一次風(fēng)道送粉管道除塵器前煙道熱二次風(fēng)道累計減少初投資（萬元）36.915.41316.3334.30115.93100％THA工況阻力節(jié)約值（Pa）理論值50.824175.6491.549.21318.41109.51實測值240.5142.1533.64111112591697.2減少風(fēng)機軸功率（kW）理論值6.88.523.565.838.2112.9255.7實測值32.250.471.455.086.191.9386.9減少發(fā)電機輸出功率（kW）理論值7.49.225.571.441.4122.6277.5實測值34.954.777.559.793.499.7420.0每臺機組減少運行費用（萬元/年）理論值2.122.657.3220.5011.8935.1979.7實測值17.4327.3538.7529.8546.549.85210按鍋爐年利用小時數(shù)為5500h，電價為0.50元/kW.h計算。五、優(yōu)化應(yīng)用的經(jīng)濟性評價項目冷一次風(fēng)道冷二次風(fēng)道熱一次風(fēng)道送21六、

項目產(chǎn)生的主要成果

1）對煙風(fēng)道進行了系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化，首次采用流場計算分析軟件并結(jié)合工程實際對煙風(fēng)道的流場特性進行數(shù)值模擬計和研究分析。2）國內(nèi)首次對煙風(fēng)道設(shè)計的不同思路進行了理論和實際論證，可對現(xiàn)有的設(shè)計規(guī)范進行細化和修正，并建立新的設(shè)計手段3）通過數(shù)值模擬與實際運行相結(jié)合，國內(nèi)首次采用了風(fēng)道吸風(fēng)口采用入口導(dǎo)流板的設(shè)計思路，不但可以減少振動，更可以降低阻力，帶來經(jīng)濟效益。

六、項目產(chǎn)生的主要成果1）對煙風(fēng)道進行了系統(tǒng)的設(shè)224）結(jié)合數(shù)值模擬軟件，首次對煙風(fēng)煤粉管道進行三維立體化布置，不但可以節(jié)省材料和阻力，并且對送粉管道的煤粉分布模擬對于均勻入爐煤粉分布，提高爐膛燃燒效率，有著非常明顯的意義。5）通過流場特性的研究，總結(jié)出對設(shè)計初期煙風(fēng)道布置具有指導(dǎo)意義的布置優(yōu)化思路。6）結(jié)合現(xiàn)場的實際運行數(shù)據(jù)，進行優(yōu)化成果的驗證，確認(rèn)海門3、4號機組煙風(fēng)道節(jié)能降耗效果。

六、

項目產(chǎn)生的主要成果4）結(jié)合數(shù)值模擬軟件，首次對煙風(fēng)煤粉管道進行三維立23七、總結(jié)

海門電廠3、4號機組在1、2號機組的基礎(chǔ)上對煙風(fēng)道進行了大量的優(yōu)化設(shè)計。設(shè)計過程將理論計算與數(shù)值模擬相融合，并通過現(xiàn)場測試進行了優(yōu)化節(jié)能效果的驗證。結(jié)果顯示，采用優(yōu)化措施后，每臺機組可降低初投資115.9萬元，3、4號機組共可以降低約232萬元；同時，根據(jù)現(xiàn)場實測的效果，每年每臺機組節(jié)約的運行費用也高達210萬元，具有很可觀的經(jīng)