火力發(fā)電廠煙囪與鍋爐煙氣排放量關(guān)系淺析

1、火力發(fā)電廠煙囪與鍋爐煙氣排放量關(guān)系淺析A nalysis on R elati on sh i p betw een F lue Gas F low of Ch i m neyand Bo iler in Fo ssil 2fuel Pow er P lan ts內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院(呼和浩特010020 李濤楊建華包頭第一熱電廠(包頭014010 劉繼東傅德成于忠義文摘闡述火力發(fā)電廠中煙囪與鍋爐煙氣排放量之間的關(guān)系, 通過實(shí)際問題的具體測試和計(jì)算說明由于原始設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)出入較大, 導(dǎo)致包頭第一熱電廠三臺(tái)410t h 鍋爐共用一座煙囪運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)引風(fēng)機(jī)出力不足的問題, 同時(shí)提出一些改進(jìn)意見。關(guān)

2、鍵詞煙囪理論煙氣排放量煙囪出口內(nèi)徑煙囪出力煙囪是火力發(fā)電廠中與鍋爐機(jī)組配套使用的建筑設(shè)施, 其主要作用是把鍋爐排放的大量煙氣中的煙塵和有害的氣體引向高空, 增大擴(kuò)散半徑, 避免局部污染過重; 不僅如此, 高聳入云的煙囪也是火力發(fā)電廠的標(biāo)志性建筑物。數(shù);煙囪出口煙氣溫度, 機(jī)械通風(fēng)不考c 慮煙氣溫降。2實(shí)際運(yùn)行中的問題包頭第一熱電廠68號(hào)爐均為410t h 的單汽包、自然循環(huán)煤粉爐, 分別于1980年、1983年及1990年投產(chǎn)運(yùn)行。在最初設(shè)計(jì)時(shí)是6號(hào)、7號(hào)爐共用一座煙囪; 1990年8號(hào)爐投產(chǎn), 按照原有設(shè)計(jì)未增設(shè)煙囪, 而是與6號(hào)、7號(hào)爐合用, 所以目前三臺(tái)鍋爐共用一座煙囪向外界排放煙氣。由

3、于現(xiàn)在實(shí)際燃用煤種與原始設(shè)計(jì)煤種存在很大差別, 所以在3臺(tái)爐共用一座煙囪生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)就出現(xiàn)煙氣排放不暢的現(xiàn)象, 尤其是近幾年表現(xiàn)得更加明顯, 即當(dāng)3臺(tái)爐同時(shí)運(yùn)行、負(fù)荷在90%及以上時(shí)引風(fēng)機(jī)就出現(xiàn)出力不足的現(xiàn)象, 擋1煙囪高度和出口內(nèi)徑的確定111煙囪高度H yt板全開但是爐膛負(fù)壓保持不住, 時(shí)常反正壓, 給鍋爐安全、文明生產(chǎn)帶來不利影響。這其中6號(hào)爐表現(xiàn)得特別明顯, 使得引風(fēng)機(jī)自動(dòng)也無法投入運(yùn)行。到目前為止3臺(tái)爐均大修過, 證明鍋爐本身不存在阻力及漏風(fēng)大導(dǎo)致上述問題發(fā)生的可能; 另一種現(xiàn)象是當(dāng)3臺(tái)爐中的兩臺(tái)帶滿負(fù)荷運(yùn)行而另一臺(tái)爐停運(yùn)、特別是8號(hào)爐停運(yùn)時(shí)前述現(xiàn)象基本消失, 引風(fēng)機(jī)出力符合鍋爐運(yùn)行要

4、求, 且引風(fēng)機(jī)自動(dòng)也能投入運(yùn)行。211鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)21111鍋爐主要特性及送、引風(fēng)機(jī)銘牌參數(shù)火電廠的煙囪全是機(jī)械式通風(fēng), 因此高度應(yīng)按煙氣中排出的有害物質(zhì)SO 2、飛灰等排出NO 2、量和附近環(huán)境允許的污染條件來確定。另外, 可從煙囪底部外徑的計(jì)算中得出, 即當(dāng)煙囪底部外徑30 d ; d 215m 時(shí), H yt d 215m 時(shí), H yt (2020d 。最終煙囪的高度由以上兩個(gè)條件確定。112煙囪出口內(nèi)徑d c煙囪出口內(nèi)徑是一個(gè)很重要的尺寸, 當(dāng)由鍋爐的熱力計(jì)算得出排煙氣量后, 通過以下公式計(jì)算即可得出; 換句話說, 煙囪出口內(nèi)徑一經(jīng)確定, 則煙囪的出力也就確定了, 無法更改。煙囪出口

5、內(nèi)徑公式:(360027301785w c 015d c =B j nV y (c +273 式中V y 通過煙囪的煙氣量, Nm 3 kg ;w c 煙囪出口煙氣流速, m s B j 每臺(tái)爐計(jì)算燃料量, kg h由表1看出, 6號(hào)、7號(hào)爐的設(shè)計(jì)、選型及配套輔機(jī)完全一樣, 而8號(hào)爐投產(chǎn)時(shí)間較前兩者晚很多, 在鍋爐設(shè)計(jì)選型及配套輔機(jī)選型上與之有很大差別, 尤其表現(xiàn)在吸風(fēng)機(jī)上, 其風(fēng)壓、風(fēng)量分別比6號(hào)、7號(hào)爐大出1500Pa 和近27000m 3 h 。這主要考慮了8號(hào)爐運(yùn)行中正常煙氣排放的要求。n 利用同一煙囪同時(shí)運(yùn)行的鍋爐臺(tái)表1型號(hào)及參數(shù)表型號(hào)及參數(shù)鍋爐型號(hào)配套單機(jī)功率蒸發(fā)量過熱蒸汽壓力過熱

6、蒸汽溫度給水溫度熱風(fēng)溫度燃料消耗量汽包中心標(biāo)高爐膛深度爐膛寬度爐膛容積MW t h -1 M Pa t h -1 mm mm mm m 36號(hào)、7號(hào)爐91824W GZ 410100410918540222360531494280090881107225628號(hào)爐91825D G 410 1004109185402223605416541500864096642196燃用煤種相差太大, 所以一電廠又依據(jù)現(xiàn)有煤種重新做了校核計(jì)算。摘錄相關(guān)數(shù)據(jù)如下。(1 煤質(zhì)元素分析(用C y 表示碳的應(yīng)用基含量, 其它元素的成分表示法類同 :C y 為5018%;H為313%; O y 為419%; N y 為

7、0198%; S y 為1112%; 灰度A y 為3210%; 水分W y 為619%。應(yīng)用基低位發(fā)熱量Q dw y =1862717(kJ kg 。(2 高爐煤氣元素分析:CO 2含1510%; COy含2415%; H 含419%; N 2含58172%; CH 4含30138%; Q w y =3453145kJ m ; 體積V =400003m h 。(3 理論空氣量(高爐煤氣折算為煤后計(jì)算得出 :6號(hào)、7號(hào)爐為016645Nm 3 kg ; 8號(hào)爐為吸風(fēng)機(jī)型號(hào)出力 m 3h -1風(fēng)壓 Pa 配套電機(jī)容量 k W 電壓 V 電流 A 轉(zhuǎn)速 r m in -1送風(fēng)機(jī)型號(hào)出力 m 3h

8、-1風(fēng)壓 Pa 配套電機(jī)容量 k W 電壓 V 電流 A 轉(zhuǎn)速 r m in -12D Y 4273211228D Y 4226022614550007240304010800300018974155109003000215730GA 273211222D2610007000710300016999201666Nm 3 kg 。(4 理論煙氣量(高爐煤氣折算為煤后計(jì)算得出 :6、7號(hào)爐產(chǎn)生的煙氣量為253149818951000=95158711Nm 3 h ; 8號(hào)爐產(chǎn)生的26100070008003000162985 煙氣量為54165816211000=4711371653Nm h ;3

9、臺(tái)爐產(chǎn)生的理論煙氣量合計(jì)(滿負(fù)荷 為1422724175Nm 3 h 。21212實(shí)際測量煙氣量6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)3臺(tái)爐的尾部煙道末端安裝測點(diǎn)進(jìn)行煙氣量的實(shí)測, 測出煙道的動(dòng)、靜壓及煙氣溫度, 計(jì)算出煙道測量斷面流速、煙氣流量, 并折合成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài), 得出表2數(shù)據(jù)(實(shí)測時(shí)3臺(tái)爐的負(fù)荷均為額定負(fù)荷的90%以上 。表2煙道斷面煙氣流速爐號(hào)67m s乙側(cè)煙道1116021163測量煙道面積 m 281144152甲側(cè)煙道1113218102圖1煙道與煙囪的布置計(jì)算公式:o V =F w 和V N =F w 3式中V 、V N 煙氣排放量, m h ; 標(biāo)態(tài)下煙氣21112煙筒和煙道連接示意圖圖1清楚地反

10、映了煙道與煙囪的布置, 但是6號(hào)爐與7號(hào)、8號(hào)爐在進(jìn)入煙囪時(shí)其煙道是面對(duì)面的, 即發(fā)生煙氣對(duì)沖; 而且7號(hào)、8號(hào)爐產(chǎn)生的煙氣量比6號(hào)爐大得多, 流速也高, 因此6號(hào)爐的煙氣流動(dòng)受到阻礙。212鍋爐煙氣排放量與煙囪出力關(guān)系及計(jì)算21211理論排煙氣量計(jì)算68號(hào)爐既燒煤粉又燒高爐煤氣(從包鋼排放量, Nm 3 h ;F 煙道斷面面積, m 2; w 斷面煙氣流速, m s ;煙氣密度;標(biāo)態(tài)下煙氣密度, 1134kg o 3Nm 。來 , 所以其煙氣量包含固體燃料釋放的煙氣和氣體燃料釋放的煙氣。原鍋爐廠設(shè)計(jì)的煤種與實(shí)際利用以上公式計(jì)算出各爐每小時(shí)實(shí)測煙氣流量, 匯總?cè)缦?6號(hào)爐為53004713Nm

11、 3 h ;7號(hào)爐為50630015Nm 3 h ; 8號(hào)爐為59131810Nm 3 h 。3臺(tái)爐實(shí)際產(chǎn)生煙氣量合計(jì):162766518Nm 3 h 。21213實(shí)測煙氣動(dòng)量計(jì)算計(jì)算得出V y =91448Nm 3 kg , 煙囪最大允許通過的總煙氣量為152701415Nm 3 h 。4原因分析從以上計(jì)算可以看出, 3臺(tái)爐在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的理論煙氣量為1422724175Nm 3 h , 煙囪的最大出力為152701415Nm 3 h , 而3臺(tái)爐實(shí)際的煙氣排放量是162766518Nm 3 h , 比煙囪的最大出力大10065113Nm 3 h , 按照每生產(chǎn)1t 蒸汽產(chǎn)生147014Nm

12、 3(實(shí)際測量計(jì)算值 的煙氣計(jì)算, 3臺(tái)爐共減少蒸汽量6815t h , 平均每臺(tái)爐減少2218t h , 至此產(chǎn)生前述問題的原因已查明, 即煙囪的排煙氣能力小于鍋爐實(shí)際產(chǎn)生的煙氣量, 不能滿足鍋爐運(yùn)行的需要; 另外由煙氣動(dòng)量比可以看出, 6號(hào)爐側(cè)受到7號(hào)、8號(hào)爐側(cè)煙氣巨大壓力, 在3臺(tái)爐同時(shí)運(yùn)行中6號(hào)爐吸風(fēng)機(jī)出力受限制, 煙氣排放受阻, 是其自動(dòng)無法投入的主要原因。動(dòng)量公式:P =m v , kg m s 式中m 質(zhì)量, kg ;v 速度, m s 。計(jì)算后煙氣動(dòng)量匯總?cè)缦?6號(hào)爐:2261106kg m s ;7號(hào)爐:3737196kg m s ; 8號(hào)爐:5603175kg m s ;7

13、、8號(hào)爐動(dòng)量和:9341171kg m s 。7、8號(hào)爐動(dòng)量與6號(hào)爐動(dòng)量比為41131, 即7、8號(hào)爐側(cè)煙氣沖力是6號(hào)爐的4113倍。3煙囪最大允許排煙氣量計(jì)算實(shí)際設(shè)計(jì)煙囪出口內(nèi)徑d c =5184m , 高度為150m , d c 計(jì)算如下:(360027301785w c 015d c =B j nV y (c +273 式中V y 通過煙囪的煙氣量, Nm 3 kgw c 煙囪出口煙氣流速, m s , 由煙囪高5結(jié)論綜上所述, 問題的根本原因在于原始設(shè)計(jì)時(shí)8號(hào)爐的煙氣量校核有誤, 依據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)煤種的計(jì)算與實(shí)際燃燒煤種的生產(chǎn)之間出入太大, 最終導(dǎo)致煙筒出力偏小, 無法滿足生產(chǎn)運(yùn)行的需要。

14、因此根據(jù)實(shí)際情況, 建議廠方在煙道底部, 煙氣入口處加裝一個(gè)隔離板, 把6號(hào)與7號(hào)、8號(hào)爐的煙氣分開, 各行其道, 減少6號(hào)吸風(fēng)機(jī)受到的額外壓力, 這樣可以使6號(hào)爐的情況得到改善; 另一辦法就是將6號(hào)爐引風(fēng)機(jī)進(jìn)行增容改造, 使之能夠克服額外阻力, 滿足正常排放要求。(收稿日期:1998210229度150m 查表得20m s 。B j 每臺(tái)爐計(jì)算燃料量, 3臺(tái)爐平均53877kg h 。n 利用同一煙囪同時(shí)運(yùn)行的鍋爐臺(tái)數(shù), 3臺(tái)。煙囪出口煙氣溫度, 機(jī)械通風(fēng)不考c 慮煙氣溫降, 3臺(tái)爐實(shí)測煙溫平均值為7115(上接第9頁表819931997年主網(wǎng)年平均電壓母線電壓時(shí)間1993年平均1994年平均1995年平均1996年平均4點(diǎn)517522532528500kV10點(diǎn)5035065185174點(diǎn)224227231229220kV