某电厂燃煤锅炉烟风系统阻力优化与分析

刘文

（广州永兴环保能源有限公司，广州 510410）

某电厂燃煤锅炉烟风系统阻力优化与分析

刘文

（广州永兴环保能源有限公司，广州 510410）

分析了某电厂300MW机组亚临界锅炉烟风系统阻力状况，结合机组超低排放改造，提出整体优化改造方案。通过电袋除尘系统扩容改造、中间热媒体烟气换热器（MGGH）系统改造、“引增合一”改造、风机选型、优化系统烟风阻力状况，解决了原烟风系统阻力大的问题。在满足机组超低排放环保要求的前提下，使机组烟风系统能耗控制在较低水平。

超低排放；阻力优化；引增合一；风机选型；节能

0 引言

随着国内环保要求的日益提高，燃煤机组大都进行了脱硫、脱硝改造，在机组环保水平提高的同时，也带来了系统烟风阻力增大、机组能耗提高的问题。2015年12月，国务院常务会议决定在2020年之前对燃煤电厂全面实施超低排放和节能改造，很多现役机组面临系统性的环保改造。如何利用超低排放改造的契机，对机组烟风系统进行整体优化，满足超低排放要求的同时，解决系统烟风阻力大的问题，使机组能耗维持在较低水平，是一个值得思考的问题。

1 设备概况

某电厂2×330MW机组锅炉为亚临界参数、汽包自然循环、四角切圆燃烧、直吹式制粉系统、一次中间再热、平衡通风、单炉膛Π形布置、全钢架全悬吊结构、固态排渣煤粉炉。机组脱硝采用选择性催化还原系统（SCR），脱硝效率80%，NOx排放质量浓度小于100mg/m3。除尘器采用电袋复合除尘系统，布置在锅炉空气预热器（以下简称空预器）后、引风机前，设计除尘器出口粉尘质量浓度小于30 mg/m3。机组烟气系统配置2台双吸离心式引风机，其技术规范见表1。机组脱硫采用石灰石-石膏湿法脱硫系统，“一炉一塔”配置，设置烟气换热器（GGH），烟气脱硫系统配备1台动叶可调轴流式增压风机，其技术规范见表2。

2 系统问题与分析

该电厂＃2机组在调试时即发现，当机组达到最大出力时，引风机出力受限，没有可调节余量，引风机出口至增压风机入口段全压损失约1.4 kPa。一般而言，引风机出口扩压段变径管角度不超过15°，而现场由于场地和安装条件限制，引风机出口变径管的角度约为35°。风机现场布置如图1所示。

表1 引风机技术规范

表2 增压风机技术规范

图1 引风机出口烟道模拟

机组在大修时进行了烟道降阻改造，分别在引风机出口扩压段和增压风机入口段增加导流板，优化烟气流场，改造后烟气阻力下降约340Pa，系统运行状况有所改善。之后由于增压风机叶片螺栓质量等问题，该电厂＃2机组运行中出现了增压风机叶片螺栓断裂导致叶片脱落，增压风机叶轮损坏的问题［2］，电厂被迫拆除增压风机叶轮，以维持机组运行。故障运行期间委托西安热工院进行了＃2锅炉引风机现场热态试验，试验期间机组分别安排在蒸汽量966，802和693 t/h 3个工况，试验数据见表3。

表3 ＃2机组热态试验数据

通过对比发现，各负荷工况下风机实测效率及表盘转速与其性能曲线对应值吻合，现有引风机的实际性能能达到其设计性能。试验期间由于增压风机停运，现有引风机不仅需要克服烟风系统总阻力，而且要克服增压风机叶轮拆除后的风机本体阻力，因此，试验期间引风机虽然已经达到最大出力，但仅能满足蒸发量966 t/h的工况。

试验期间，在试验工况下还进行了系统沿程阻力测试，测试数据见表4。由表4可知：试验期间脱硝系统、空预器及电袋除尘器阻力基本处于正常水平；脱硫系统阻力（即增压风机出口全压）也基本处于正常水平，GGH不存在堵塞问题；引风机出口至增压风机入口烟道阻力在1 200 Pa左右，仍处于偏高水平，具有优化改造的空间［3］。

3 改造状况

针对机组存在的原有问题，结合超低排放改造的契机，对机组烟风系统进行整体优化。脱硫系统取消旁路后，增压风机成为锅炉烟风系统唯一通道，一旦增压风机出现问题，机组即被迫停运。该电厂投运3年间，因增压风机系统问题引起的非计划停运（以下简称非停）次数占到总数的70%以上，严重影响机组的安全、稳定运行。因此，本次改造将取消增压风机，进行“引增合一”改造。改造后2台引风机并联运行，大大降低了机组非停风险。进行超低排放改造后，烟风系统全压升有所增加，原引风机出力无法满足要求，因此进行“引增合一”的改造是必要的［4］。

表4 ＃2机组系统沿程阻力

3.1 风机选型

机组超低排放改造包括SCR脱硝系统增加备用层催化剂、电袋除尘器扩容、增加中间热煤体烟气换热器（MGGH）系统（取消原GGH）、脱硫系统扩容、增加湿式电除尘系统。总体评估，改造后新引风机全压升约11 400 Pa，风机选型考虑增加5%的裕量，风机全压升按11970Pa设计。原引风机为变频式双吸离心风机，由于场地原因风机出口扩压段位置受限，导致烟道阻力偏大。故本次改造选用双级动叶可调轴流式风机，风机选型参数见表5。

3.2 烟道优化

进行超低排放改造后，除尘器出口至脱硫吸收塔入口区域拆除了原引风机、增压风机和附属烟道，新增2台双级动叶可调轴流式风机和MGGH，其中2台新引风机水平对称布置。改造后，轴流风机出口有足够的扩压段，避免了原风机出口扩压段烟道阻力大的问题。

4 改造效果分析

机组改造后，在锅炉蒸发量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%负荷下，对＃2锅炉进行风机性能试验［5-6］，试验数据见表6。

通过表6可知，机组各工况下的风机全压升均明显低于设计工况，表明系统烟道优化效果较好，烟风系统阻力有明显降低。引风机运行在高流量、低压头区域。将＃2锅炉A引风机运行参数标示在引风机性能特性曲线上，可知引风机运行工况点，如图2所示。

表5 新引风机性能参数

表6 ＃2锅炉A引风机性能试验数据

图2 ＃2锅炉满负荷工况A引风机在性能曲线上的工况点

由图2可知，引风机设计BMCR工况烟气体积流量为267.0m3/s、比功为12031.33 J/kg，而实测＃2锅炉A引风机BMCR工况烟气体积流量为280.9 m3/s、比功为9699.30J/kg。实测工况处于引风机性能曲线的右下方，风机效率有随烟气系统阻力增大而增大的趋势。进行风机性能测试时，机组运行时间约半年，各系统阻力部件运行状况较好，烟风系统阻力较低。随着机组运行时间增加，不可避免地存在烟风系统阻力增加的趋势，而风机效率在系统阻力增加的情况下有所提升，这对于机组的长期稳定运行是有利的。以锅炉实际出力时引风机实测烟气体积流量与换算后的设计值作比较，比较结果见表7。

由表7数据可知，A引风机在BMCR，75%BRL，50%BRL和BRL工况下实测风机全压效率与从性能曲线上得出的全压效率设计值基本符合，其中在75%BRL工况下风机全压效率小于性能曲线设计值，引风机实际运行效果基本满足设计要求。

表7 ＃2锅炉A引风机实测值与设计值比较结果

5 结束语

利用机组超低排放系统改造的契机，对锅炉烟风系统进行整体优化改造，由改造效果可知，新引风机能够满足日常锅炉任何工况的运行需要，避免了改造前锅炉烟风系统阻力大、锅炉出力受限的问题。锅炉烟风系统的整体优化效果很好，锅炉尾部烟道系统阻力小于原设计值，引风机实际运行全压均比设计值低，实测工况处于引风机性能曲线的右下方，风机效率有随烟气系统阻力增大而增大的趋势。引风机运行在大流量、低压头的工况，符合轴式流风机的特点。总体而言，通过机组烟风系统的优化与引增合一改造，既满足了机组超低排放改造的要求，又解决了机组烟风系统存在的问题，改造后机组整体运行状况良好。

［1］李才耿，黄秋雄，谢焕彪.广州中电荔新锅炉烟道降阻分析与优化改造［J］.广东电力，2014，27（7）：34-40.

［2］段小云.锅炉增压风机叶片断裂原因分析及解决对策［J］.广东电力，2015，28（5）：32-35.

［3］西安热工研究院有限公司.广州中电荔新电力实业有限公司2号机组引风机性能试验报告［R］.西安：西安热工研究院有限公司，2014.

［4］王演铭.超临界燃煤机组“引增合一”改造方案设计及实施［D］.保定：华北电力大学，2015.

［5］电站锅炉性能试验规程：GB 10184—1988［S］.

［6］电站锅炉风机现场性能试验规程：DL/T 469—2004［S］.

（本文责编：白银雷）

TK 223.26

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1674-1951（2016）11-0001-03

刘文（1983—），男，河南驻马店人，工程师，工程硕士，从事火力发电厂运行管理方面的工作（E-mail：wenforwork＠126.com）。

2016-06-13；

2016-10-08