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    • 燃煤电厂超低排放改造后烟气系统典型问题的分析及治理

        摘    要:

        火电机组超低排放改造后陆续出现不少新问题,烟气系统阻力大、风机电耗高、风机出力不足、机组无法带额定负荷是其中的典型问题。大唐西北院对这此问题开展了深入研究,以某600 MW机组为实例进行了技术改造。改造后效果显著,局部阻力下降了960Pa,烟气系统总阻力不再超出风机能力,机组负荷不再受限,实现了机组安全稳定满发。

        引言

        在全面实施燃煤电厂超低排放后,部分电厂面临的烟气系统阻力大幅度增加的现象,甚至发生风机出力不足,机组带负荷受限的问题。单纯提高配套风机的出力,往往会造成风机效率低、电耗高,同时掩盖了烟气系统优化治理必要性。

        为了应对超低改造后系统运行状况的复杂变化,克服超低改造带来的新问题,改进超低改造的设计不周,大唐西北院通过专项研究课题的开展实施,全面系统、科学合理的分析超低改造后风烟系统的主要问题,通过数值模拟寻求问题的优化及解决方案,经过技术改造的实施,尤其是针对受限空间设计出独具特色的流线型烟道结构,在电厂问题设备的治理上产生显著效益。

        1 问题的提出

        某600WM机组开展超低排放改造,进行了脱硝加备用催化剂、GGH改造为三段式MGGH、脱硫提效、脱硫除雾器优化等工作,改造完成后,出现机组带负荷能力不足,最大带到580 MW电负荷。初步判断直接限制因素为烟气系统阻力大,导致增压风机电流过大、甚至发生喘振。大唐西北院针对此案例,开展了现场设备检查、烟气系统测试分析,结合设备特点设计出改造方案。

        2 问题的分析

        2.1 烟气阻力实测与设计对比分析

        为掌握烟气系统阻力全部状况,有必要分析各段阻力与正常水平的差异情况。

        在夏季工况下,二级烟冷器全段阻力为1.11kPa,高于预期较多;预热器阻力为1.50kPa,也高于设计值。其中二级烟冷器全段阻力高导致增压风机处于失速界限,成为制约机组出力的主要短板。

        2.6 数值模拟分析

        二级烟冷器是增压风机后脱硫系统的主要设备,通过前述确定二级烟冷器全段阻力高是系统主要问题。因此,对二级烟冷器及其连接烟道进行数值模拟,对烟气流场进行分析。

        模拟结果显示,原烟道入口弯头烟气流动发生偏离,二级烟冷器入口截面流速均匀度差;二级烟冷器出口异形弯头烟气流速变化剧烈,烟箱内存在明显的流动偏离和大面积涡流;二级烟冷器前、后烟道阻力均偏大,有必要进行烟道改造。

        从沿程全压分布可以看出,烟冷器前异型弯头处全压损失比较大。从沿程速度分布可以看出,增压风机出口后第一个弯头内未加导流板,使得弯头后烟气在X方向上流场分布不均匀。

        沿程速度矢量图可以看出,此段烟道内烟气整体流动比较平缓。但是在烟冷器前异型弯头内烟气流动比较紊乱,弯头内加装导流板来优化烟气流场,导流板附近烟气质点间相互碰撞并交换动量增加流动阻力。对此处速度矢量图局部放大后,弯头内导流板位置处烟气与导流板碰撞,改变流向时形成了多处涡流,这是由于弯头处导流板的结构位置不合理造成的。

        3 问题的治理

        根据前期的分析和研究,大唐西北院在提出多项综合治理建议的基础上,重点针对问题的关键环节——MGGH二级烟冷器烟道阻力异常,设计并编制了烟道改造方案。

        3.1 二级烟冷器烟道改造方案

        改造后方案较改造前相比,二级烟冷器入口连接烟道第一个弯头处加导流板,本体出口南侧烟道消除缩口,出口第二个弯头处改为渐变过渡,并将该处原导流装置进行优化改造。

        3.2 改造效果

        烟道优化改造后测试结果表明,在同样电负荷约为550 MW、主蒸汽流量约为1 850 t/h工况下:二级烟冷器及其前后连接烟道阻力较改造前降低约为960 Pa,改造前后增压风机电流下降85 A;烟气系统总阻力不再超出风机最大出力,机组带负荷能力不再受限,实现了机组满负荷安全稳定运行。后续将针对烟气流量大及温度高的问题继续开展设备治理,仍有进一步节能降耗空间。

        4 结论

        通过对大量同类问题的调查发现,很多电厂在超低排放改造过程中,受场地空间条件及工程进度等影响,烟道流场优化没有得到足够的重视,设计沿用旧有的套路和经验,没有对烟道的流动情况进行准确数值分析和有效设计优化。

        本案例通过对问题的全面分析,对关键环节的设备改造,解决了机组出力受限。由于近年来超低改造后烟风系统产生问题,影响机组整体正常运行较为普遍,本案例的分析方法及治理措施具有推广意义。

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