1、概述
    河北建投沙河發電有限公司2台600 MW超臨界空冷機組工程（簡稱“沙河工程”）是由河北省建設投資公司投資建設的火電廠工程。該項目安裝2台600 MW國產超臨界參數直接空冷機組，目前正在建設中，預計2011年投產發電。該工程在電力係統中承擔基本負荷，並滿足電廠調峰的需要。該電廠為凝汽式電廠，不需要供熱，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機、秸稈顆粒機、秸稈壓塊機壓製的生物質顆粒燃料。
    該機組鍋爐為超臨界直流、單爐膛、一次再熱、平衡通風、半露天布置、固態排渣
、全鋼構架、全懸吊結構Ⅱ型鍋爐
，空氣預熱器為三分倉回轉式
，燃燒方式為前後牆對衝，采用“高能電火花一輕油一煤粉”的點火方式和機械霧化方式
，過熱器為噴水減溫調節，再熱器為擋板調溫，噴水減溫僅用於事故工況。鍋爐主要性能數據有：過熱蒸汽流量2 015 t/h．過熱器出口壓力25.4 MPa，過熱器出口溫度571℃
，再熱蒸汽流量1643t/h，再熱器出口溫度569℃
，空氣預熱器入口一次風溫28℃，空氣預熱器入口二次風溫23℃
，排煙溫度（未修正）130℃，鍋爐效率（BRL工況，保證值）92. 0%。
    在該項目設計過程中，按照節能減排、降低投資

、提ti高gao效xiao益yi的de原yuan則ze，對dui整zheng個ge電dian廠chang的de設she計ji進jin行xing了le全quan麵mian優you化hua。下xia麵mian對dui電dian廠chang鍋guo爐lu煙yan風feng道dao設she計ji優you化hua的de情qing況kuang進jin行xing分fen析xi，以yi期qi對dui同tong類lei電dian廠chang設she計ji工gong作zuo提ti供gong參can考kao和he借jie鑒jian。
2、煙風道設計的優化
    yanfengdaoshejideyouhuayibanzhuyaobaokuodaotixingzhuangyouhuahebuzhiyouhua。daotixingzhuangyouhuazhuyaoshijiangjuxingdaotigaiweiyuanxingdaoti，congerjiangdidaotidanweichangdudecailiaohaoliang；buzhiyouhuashizhitongguoyouhuazhuchangfangbuzhifangan
，jianshaojizuzhandi，xiangyingsuoduanyanfengdaochangduyijiyanchengzuli
，dadaojianshaocailiaohaoliang，jieyuechutouzijiyunxingfeiyongdemude。
2.1  道體形狀的優化
    矩形煙風道的優點在於斷麵長寬比可以任意調整，在電站有限的空間內布置方便，故長期以來電站的煙風道采用矩形道體居多。DL/T 5121- 2000《火力發電廠煙風煤粉管道設計技術規程》（簡稱“《煙規》”）雖然推薦在1000t/h以下的鍋爐上采用圓形煙風道，但規程及其配套計算方法還是涉及矩形斷麵的居多。
    隨著機組容量增大，煙風道的斷麵也隨之增大，如600 MW等級機組
，煙道母管斷麵為35～40m2。在抗內（外）baozhayalitiaojianxiajuxingdaotiweipingbanshouli，yaoshibianxingbuchaoguoguidingfanwei，xushezhixiangdangduodeneichenggoujianhewaijiaqianggoujian，budanhaogangliangduo，yezengjialeshejinandu。
    《煙規》規定，300 MW及以上機組的煙風道按抗爆炸壓力設計。由於脫硫、脫硝裝置的加入

，煙道負壓甚至超過通常士8.7 kPa的抗爆炸壓力。對於正壓直吹式製粉燃燒係統，一次風壓達到10～20kPa
，磨煤機進口風道受磨煤機內爆炸衝擊波波及的範圍，需要按磨煤機抗爆炸壓力等級0. 35 MPa設計。這種情況下，矩形煙風道平麵受力的缺點愈加突出。圓形截麵煙風道隻要合理解決布置問題，其高質量、低造價

、低運行成本的優越性就可得以充分發揮。
    在同樣通流麵積時，圓形煙風道有下列優勢：
    a．風道斷麵周長比矩形風道小，無內撐杆，加固肋也少得多，節省用料；
    b．風道直徑比采用正方形時的邊長要大，且上下左右都需要同樣大的空間；圓形風道與矩型風道相比
，空間適應性稍差；
    c．管道采用卷扳機卷製
，加固肋少，因此焊縫少
，加工工作量小；
    d．管道道體較輕，節省支吊架和土建費用；
    e．管道無內撐杆，可以減少管道流通阻力；
    當需要設插板門時，圓風道可能要特殊訂貨。
    因此，得出煙風道優化設計的原則是：在布置空間允許的前提下優先采用圓形風道。
2.2布置方案
2.2.1除塵器進口煙道優化
    在常規的煙道布置方案中
，空氣預熱器出口煙道首先向上進入橫向布置的大風箱
，然後在大風箱內進行90°轉彎，轉向爐側
，再進行90°轉彎，最後經過一個“Y”形管進入除塵器。該布置方案中，由於煙氣經過2次直角轉彎，同時伴隨著通流麵積強烈地擴散和收縮
，不但增大了煙氣阻力
，同時極易引起煙氣湍流
，導致煙道在運行中發生振動。
    由於煙氣中飛灰的慣性作用，這種布置方案會導致電除塵器2個室的含塵量不均勻，原因是當灰在煙道中拐彎時
，由於慣性的作用灰在彎道的外側濃度增加，內側濃度減少。如圖1所示，實際運行中電除塵器2個室中靠鍋爐外側的煙氣含塵量較大。由於電除塵器各個室的集塵麵積相同
，勢必造成一側工作超負荷
，而另一側則不能滿負荷工作。
    工程同步建設脫硝裝置時
，要求鍋爐最外排柱必須從0m直達爐頂
，用於支撐脫硝裝置。如圖1所suo示shi，該gai布bu置zhi方fang案an將jiang導dao致zhi鍋guo爐lu最zui外wai排pai柱zhu被bei煙yan道dao遮zhe擋dang
，且qie難nan以yi避bi讓rang。另ling一yi個ge缺que點dian是shi矩ju形xing大da風feng箱xiang體ti積ji龐pang大da。由you於yu此ci處chu煙yan氣qi處chu於yu負fu壓ya狀zhuang態tai，同tong時shi需xu要yao考kao慮lv積ji灰hui荷he載zai
，因yin此ci需xu要yao加jia大da加jia固gu肋lei和he內nei撐cheng杆gan的de規gui格ge。與yu圓yuan形xing煙yan道dao相xiang比bi，常chang規gui矩ju形xing風feng道dao的de材cai料liao費fei用yong高gao、加工複雜
、工期長。
    鑒於常規煙道的以上缺點
，對沙河工程的煙道布置進行了大膽的創新，經過反複優化，確定沙河工程的煙道布置方案。
    優化後的煙道在鍋爐出口處先布置一個90°矩形彎頭，把煙氣流向轉為向上
，為送風機和一次風機的布置騰出空間，然後緊接2個ge方fang圓yuan節jie將jiang煙yan氣qi流liu道dao一yi分fen為wei二er
，同tong時shi將jiang矩ju形xing截jie麵mian煙yan道dao變bian為wei圓yuan形xing截jie麵mian。由you於yu圓yuan形xing管guan道dao空kong間jian轉zhuan角jiao非fei常chang方fang便bian，因yin此ci方fang圓yuan節jie後hou的de煙yan道dao布bu置zhi自zi由you度du很hen大da，以yi煙yan道dao最zui短duan、阻力最小為原則。
    除塵器進口煙道優化方案具有以下優點：
    a．保證除塵效率。由於煙道從鍋爐出來後很快被分隔成2gen，bimianleyandaojingguoduogeguaiwanhou，yanchendenongduzaibutongyandaoneifenpeibujun
，shijinruchuchenqibutongtongdaodeyanqihanchennongduchabieda，baozhenglechuchenxiaolv。
    b．減(jian)小(xiao)煙(yan)道(dao)阻(zu)力(li)。優(you)化(hua)後(hou)的(de)煙(yan)道(dao)阻(zu)力(li)比(bi)常(chang)規(gui)布(bu)置(zhi)方(fang)案(an)的(de)阻(zu)力(li)更(geng)小(xiao)，常(chang)規(gui)布(bu)置(zhi)方(fang)案(an)除(chu)塵(chen)器(qi)進(jin)口(kou)前(qian)的(de)煙(yan)道(dao)大(da)風(feng)箱(xiang)流(liu)態(tai)很(hen)差(cha)

，阻(zu)力(li)較(jiao)大(da)，優(you)化(hua)後(hou)的(de)煙(yan)道(dao)布(bu)置(zhi)方(fang)案(an)取(qu)消(xiao)了(le)大(da)風(feng)箱(xiang)，用(yong)圓(yuan)形(xing)煙(yan)道(dao)的(de)緩(huan)轉(zhuan)彎(wan)頭(tou)和(he)直(zhi)段(duan)把(ba)煙(yan)道(dao)出(chu)口(kou)的(de)煙(yan)氣(qi)分(fen)送(song)到(dao)除(chu)塵(chen)器(qi)的(de)進(jin)口(kou)，氣(qi)流(liu)順(shun)暢(chang)，阻(zu)力(li)較(jiao)小(xiao)，減(jian)少(shao)了(le)引(yin)風(feng)機(ji)運(yun)行(xing)的(de)電(dian)耗(hao)。
    c．jianshaogongzuoliang。youyucaiyongyuanxingyandao，yandaodeshoulijiegoubijuxingyandaohao，nengjieshengdaliangyandaojiaguleiheneichengdeyongliang
，jianshaogangcaijihantiaohaoliang，jianshaojiagonggongzuoliang，suoduangongqi。
d．方便空間轉彎。由於除塵器前煙道需要頻繁轉彎，采用圓形截麵煙道將使布置更加簡便

，對於其它300 MW機組
、l 000 MW機組的煙道布置也有很強的適應性。
    沙河工程的煙道布置方案經過優化後，可優化煙氣的流態，節省材料用量，縮短煙道的加工工期，實現“高速度、高質量、低成本”的基建方針。
    以某同類工程作為目標工程進行對比，根據同類工程施工圖設計，每台鍋爐除塵器前煙道鋼材耗量為389.5 t，經過優化設計後，初步估算沙河工程的除塵器前煙道鋼材耗量為193.6 t。按照《火電工程限額設計參考造價指標（2008年水平）》取值，除塵器煙道鋼材成本加上製作費用單價為8 712元／t
，2台鍋爐除塵器煙道可節省約170.7萬元。
2.2.2熱一次風道優化
    熱一次風道常規配置方案為母管采用l  800mm×1 800 mm×4 mm，加固肋為槽鋼[8，間距為500 mm。經過優化
，熱一次風道母管采用+2 020mm×4 mm焊接鋼管，加固肋為角鋼∠50 mm×50mm×5 mm，每2 m布置1個。
    對於磨煤機入口幹燥風道，根據DL/T 5203-2005《火力發電廠煤和製粉係統防爆設計技術規程》規定
，熱風隔絕門後管道須按磨煤機抗爆炸壓力等級0. 35 MPa設計，如此大的內壓已經超出了《煙規》配套設計計算方法的範圍。常規方案采用單跨梁模型進行計算
，道體選用l 200 mm×900 mm×8mm，加固肋間距為500 mm，加固肋為槽鋼[14a。改用圓形管道後
，磨煤機入口幹燥風道可采用φ1 220mmX5 mm焊接鋼管，加固肋為扁鋼-50 mm×6mm，每1.5 m布置1個。
    與除塵器進口煙道鋼耗材計算方法相同

，優化後
，每台鍋爐熱一次風道共節約鋼材166.6 t。按照《火電工程限額設計參考造價指標（2008年水平）》取值，熱一次風道材料費用和製作費用單價為9 544元／t，2台鍋爐熱一次風道可節省材料費約159萬元。
2.2.3引風機進口煙道優化
    將2台引風機橫向（風機軸線與鍋爐對稱中心線垂直）對稱布置
，2台引風機出口煙道合二為一，去往脫硫係統。
    由於優化後的除塵器前煙道不對稱布置
，理論上
，內、外側煙道阻力存在偏差，而且外側煙道比內側煙道的阻力略大（A側>B側）；duiyuchuchenqihouyandao，jiangyinfengjijinkouzhongxinxianshidangpianxiangwaicebuzhi
，shibiwaiceyandaojiaoduan
，neiceyandaojiaochang，lilunshang，waiceyandaobineiceyandaodezulilvexiao（C側 2.3優化經濟性
    該工程通過煙風道設計優化後
，經計算每台鍋爐節省煙風道耗材共362.5 t，2台鍋爐共節省725t。參照《火電工程限額設計參考造價指標（2008年水平）》
，煙
、風道材料費用和製作費用共約為9 000元／t，2台鍋爐共節省材料費約659.4萬元
，優化可取得的效益很明顯。
3、結束語
    以上針對600 MW機組煙風道存在的問題，對河北建投沙河發電有限公司600 MW工程中煙風道的形狀及布置方案進行了優化設計。優化設計的方案可以節省煙風道材料的用量、減少煙風道占地麵積，節省費用，希望能對以後同類型機組煙風道的設計提供參考。


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