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【技术汇】600MW等级燃煤机组烟道流场数值模拟与

发表时间:2019-04-01 09:02
 

  采用计算流体力学(CFD)数值模拟方法,对600MW等级燃煤机组空预器至除尘器入口烟道的压力场分布、速度场分布进行了优化,研究表明:增设整流板和弧度导流板优化后,引风机的电耗比改造前下降了844kW,具有显著的节能效果,为后续节能改造提供了有力的支持。

  据江苏某电厂600MW等级机组引风机改造后性能考核试验报告显示:经过近4年的运行时间,引风机进口静压分别提高了845Pa和960Pa,530MW负荷对应烟气质量流量与600MW负荷对应质量流量相当,引风机功率却分别增加了360kW和218kW。通过分析,由于空预器至除尘器入口之间烟道箱形连接,多弯头,烟气流场复杂多变,从而导致引风机入口烟道阻力增加,风机进口静压增加导致耗电量升高,严重影响了机组运行的经济性,不符合国务院《关于印发“十三五”节能减排综合工作方案的通知(国发[2016]74号)》相关要求。作为燃煤电厂风机系统主要节能降耗措施之一的烟道优化改造,使得分支烟道内流量和设备入口速度分布均匀,已成为燃煤锅炉节能减排研究的重点和难点课题。

  基于该电厂烟风系统实际情况,利用FLUENT软件,结合流体力学有关理论,对空预器至除尘器入口烟道的压力场分布、速度场分布等参数进行了数值模拟,研究改造前后烟道结构和导流设置对流场优化影响,为后续改造工程实施提供理论支持。

  600MW等级机组空预器出口至除尘器入口烟道物理结构如图1所示。以空预器出口和除尘器入口为边界,烟道经过水平和垂直90°急转弯头烟道、箱形连接汇合后,再分成两个支路分别进入除尘器本体,该烟道结构未设置任何导流板。利用ICEM对空预器出口至除尘器入口烟道进行了模型网格划分,烟道整体采用非结构化的三角形网格划分方法,在设置导流板的区域进行网格加密。

  现有空预器出口至除尘器入口烟道为连续弯头,流场复杂。为方便获得烟风系统中烟气的流场分布和阻力特性,对模型作出如下五点假设:

  改造前烟道流线与速度分布云图分别见图2和图3。从图2和图3可以看出,烟气从空预器出来之后,先经过水平90°弯头后,垂直向上,再经过90°弯头,进入箱形烟道后分成A、B两侧进入除尘器。澳门皇冠。水平烟道与垂直烟道相连接拐弯处流速最高,在向上流动过程中形成涡流,导致进入除尘器前的两个支部烟气分布不均匀,烟气量存在较大偏差。

  引风机测试数据表明:2013年,A、B引风机进口静压分别为-4535.0Pa和-4570.0Pa。4年的运行时间之后,A、B引风机进口静压分别为-5380Pa和-5530Pa,引风机进口静压分别提高了845Pa和960Pa,而且两侧压力存在偏差,这与模拟结果相一致。

  为优化A、B两侧流场分布,在不改变原有烟道系统的基础上,采用增设导流板技术方案,即在空预器出口烟道增设8组直流板和8组弧形导流板,在垂直烟道拐弯处增设6组弧形导流板,在两个除尘器入口烟道支路各增设3组弧形导流板。

  图4和图5分别为优化后烟道流线分布和截面(速度)分布云图。图6、图7和图8分别为水平直角烟道、垂直上升烟道和A、B两侧支路截面(速度)分布云图。与图2和图3相比较,从图4和图7可知,烟气在经过水平90°弯头后,垂直向上,再经过90°弯头时,涡流效应明显减弱,从而使得图8中A、B两侧支路流场均匀性得到改善,有效降低了两侧支路流场偏差,降低两侧出口的压损差,这样减少了整个烟道系统阻力,降低引风机能耗。

  通过计算,改造前、仅增设整流板和均增设整流板和弧度导流板三种烟气系统压损分别为1017.7Pa、474.7Pa和243.9Pa。根据电耗计算公式(1):

  改造前、仅增设整流板和均增设整流板和弧度导流板三种情况下风机电耗分别为:1110kW、518kW和266kW。由此可见,经过增设整流板和弧度导流板优化后,引风机的电耗比改造前下降了844kW,年节约电费约150万元。其中,电价按0.351元/(kW·h),运行时间按照5000h计算,节能效果显著。

  通过CFD数值模拟,对空预器出口至除尘器入口烟道增设整流板进行了优化设计。经过增设整流板和弧度导流板优化后,烟气在经过水平和垂直弯头时,涡流效应明显减弱,明显改善了除尘器入口两侧支路流场均匀性,引风机的电耗比改造前下降了844kW,年节约电费约150万元,取得了显著的节能效果。

  作者简介:柏 源,高级工程师,从事火电厂环保与资源节约包括 SO2、NOx、烟尘等多污染物控制技术的研究、开发和工程应用。返回搜狐,查看更多