对锅炉负压影响实例分析.

对锅炉负压影响实例分析不设增压风机的脱硫系统旁路门快开0前言为克服脱硫系统带来的阻力，传统的石灰石-石膏湿法脱硫技术都设置了增压风机。然而，受到有限的建设用地资源限制，且为节省设备投资，现在越来越多的扩建机组脱硫系统都不设置增压风机，脱硫系统所有阻力都由锅炉引风机来克服。由于脱硫系统自身阻力比较大，旁路阻力很小，所以在全关旁路门时引风机出口压力相应较大，而当旁路门快开时，烟气基本上全部走旁路进入烟囱，引风机出口压力迅速降低，瞬间的压力波动对锅炉负压产生了一定的影响。与入口设置增压风机的脱硫系统相比，这种不设增压风机的脱硫系统在旁路门快开时，对锅炉负压力影响相对更大。到底此类影响是否在锅炉可调范围之内呢？本文以茂名热电厂6号机组脱硫系统为实例，分析快开旁路挡板门对锅炉负压影响的情况，确定此影响是否在锅炉可调范围内。1.广东茂名热电厂6号机组脱硫系统主要情况简介广东茂名热电厂6号机组建设规模为300MW燃煤机组，脱硫系统采用了AEE公司的石灰石-石膏湿法脱硫技术，设计脱硫效率为91%，吸收塔设3层喷淋层。脱硫系统内烟气系统主要流程为：6号锅炉烟气从两台引风机出口烟道T接引出，汇合后进入GGH，经降温后进入6号FGD吸收塔。烟气在吸收塔内通过浆液洗涤去除SO2，经除雾器除去烟气中的液滴后，再次进入GGH升温至大于80℃，从GGH出来的烟气通过出口烟道进入烟囱。脱硫系统不单独设置增压风机，其脱硫系统所产生的阻力由锅炉引风机压头克服，引风机为成都机械设备厂生产的静叶可调轴流风机，型号为AN25e6（V19+40），设计风压为7619pa，在克服锅炉阻力情况下，出口压头仍可达3400pa（BMCR工况）。旁路挡板为双百叶窗式，执行机构为气动，快开时间为小于10秒。烟囱高210米，在旁路门全开的情况下，受到烟囱吸力作用，基本上锅炉全部烟气都通过旁路进入烟囱。2.冷态情况下茂名热电厂6号机组脱硫系统旁路挡板门快开对锅炉负压影响情况分析为分析不设增压风机的脱硫系统旁路挡板门快开对锅炉负压力的影响，我们分别在茂名热电厂6号机组50％、70％、90％风量负荷情况下下做了快开旁路的试验，看其对锅炉负压会产生多大的影响。考虑到机组的运行安全，我们把试验放到了冷态情况下进行，以此作为参考来进行分析。此次冷态试验是在机组小修完，完成风压试验后进行的，机组侧只启动了送、引风机，未启动一次风机，因此本次试验以尽量提高送风量但不超过送风机额定电流为试验基准。本次冷态试验对旁路挡板进行了快开40％和快开100％两种情况进行了测试，对炉膛负压为正、为负两种情况进行了测试，对机组急开旁路和FGD自身故障跳闸两种情况进行了测试，对炉膛负压投自动和不投自动两种的情况进行了测试，并观察引风机投入自动情况下旁路快开时的自动跟踪情况。试验具体情况为：2.1试验1（1）操作介绍：机组风量负荷约70％BMCR，FGD运行情况：A、B、C循环泵运行、GGH运行。机组侧慢慢关闭旁路挡板后保持送风机开度不变，调整炉膛负压为负值，然后FGD模拟跳闸，FGD侧不做调整，观察旁路快开至40％对机组侧炉膛负压的影响情况。（2）试验结果：机组风量负荷约70％BMCR，机组侧送风量约为870KNm3/h。旁路挡板全开时炉膛负压为－36Pa，FGD入口压力为41.8/34.8/28.0Pa。慢慢关闭旁路挡板后炉膛负压变化到51Pa，FGD入口三个压力测点读数为938/945/944Pa。调整锅炉负压为－32Pa；模拟FGD侧故障跳闸，旁路挡板快开至40％，炉膛负压变化至－150Pa，炉膛负压最大变化值为118Pa，对炉内工况影响较小（锅炉MFT时的负压值为+1960pa，一般负压变化不大于500pa，不会对锅炉调节产生太大的影响）。（3）相关曲线：2.2试验2（1）操作介绍：机组风量负荷约90％BMCR，FGD运行情况：A、B、C循环泵运行、GGH运行。机组侧关闭旁路挡板后保持送风机开度不变，调整炉膛负压为负值，FGD侧不做调整，FGD模拟跳闸，观察旁路快开至40％对机组侧炉膛负压的影响情况。（2）试验结果：机组风量负荷约90%BMCR，机组侧送风量约为990KNm3/h。旁路挡板全开至旁路挡板全关过程中，FGD入口压力上升约1000Pa左右，炉膛负压变化仍约100Pa左右。锅炉侧调整炉膛负压由32Pa至－52.8Pa。模拟FGD侧故障跳闸，旁路挡板快开至40％，炉膛负压变化至－203.2Pa，FGD侧入口压力值此时与旁路挡板全开是接近，炉膛负压最大变化值为150Pa，对炉内工况影响较小（锅炉MFT时的负压值为+1960pa，一般负压变化不大于500pa，不会对锅炉调节产生太大的影响）。（3）相关曲线2.3试验3（1）操作介绍：机组风量负荷约90％BMCR，FGD运行情况：A、B、C循环泵运行、GGH运行。机组侧关闭旁路挡板后保持送风机开度不变，调整炉膛负压至正值，FGD侧不做调整，机组侧手动硬操急开旁路挡板A和B至100％，观察此时对机组侧炉膛负压的影响情况。（2）试验结果：机组风量负荷约90%BMCR，机组侧送风量约为990KNm3/h。运行工况与前一个工况类同，旁路挡板全开至旁路挡板全关过程中，FGD入口压力上升约1000Pa左右，炉膛负压变化仍约100Pa左右。锅炉侧调整炉膛负压由－40Pa至229Pa。机组侧手动急开控制台处旁路动作紧急按钮，旁路挡板快开至100％，炉膛负压变化至73.2Pa，炉膛负压最大变化值为155.8Pa，对炉内工况影响较小（锅炉MFT时的负压值为+1960pa，一般负压变化不大于500pa，不会对锅炉调节产生太大的影响）。（3）相关曲线2.4试验4（1）操作介绍：机组风量负荷约50％BMCR，FGD运行情况：A、B、C循环泵运行、GGH运行。机组侧关闭旁路挡板后不做调整，炉膛负压保持负值，FGD侧不做调整，FGD模拟跳闸，观察旁路快开至40％对机组侧炉膛负压的影响情况。（2）试验结果：机组风量负荷约50%BMCR，机组侧送风量约为684KNm3/h。旁路挡板全关后，对炉膛负压做了适当调整，模拟FGD侧故障跳闸，旁路挡板快开至40％，炉膛负压由－60Pa变化至－177Pa，炉膛负压最大变化值为117Pa，对炉内工况影响较小（锅炉MFT时的负压值为+1960pa，一般负压变化不大于500pa，不会对锅炉调节产生太大的影响）。（3）相关曲线2.5试验5（1）操作介绍：机组风量负荷约90％BMCR，FGD运行情况：A、B、C循环泵运行、GGH运行。机组侧在关闭旁路挡板后，炉膛负压保持负值，引风机投入自动，FGD侧不做调整，FGD先后停运A、B循环泵引发FGD实际跳闸，观察旁路快开至40％时引风机自动跟踪炉膛负压情况。（2）试验结果：机组风量负荷约90%BMCR，机组侧送风量约为990KNm3/h。运行工况与工况2和工况3类同，旁路挡板全关后机组侧调整炉膛负压至正常运行工况值，并投入炉膛负压自动，FGD侧手动停运一台循环泵，FGD侧运行正常，再次停运一台循环泵，FGD侧实际跳闸，旁路挡板联锁快开，快开至40％，炉膛负压由－52.8Pa变化至－188Pa，炉膛负压最大变化值为135.2Pa，炉膛负压自动调节正常，负压波动对炉内工况影响较小（锅炉MFT时的负压值为+1960pa，一般负压变化不大于500pa，不会对锅炉工况产生太大的影响）。（3）相关曲线2.6相关分析（1）从上面的试验结果，我们可以看出：第一，在冷态时各种工况下快开旁路挡板门对锅炉负压影响是非常小的。第二，随着风量负荷的增加，快开旁路门对锅炉负压影响越大，但影响幅度仍很小（风量从684KNm3/h到990KNm3/h，对锅炉负压影响最大差值为155.8-117=38.8pa）。第三，设置快开旁路至40%，锅炉负压变化小于快开至100%。第四，投入引风机自动控制后，锅炉负压变化明显小于引风机不投自动控制的情况。（2）考虑到送风机的出力有限（未开一次风机），我们并没有做100%BMCR风量负荷情况下快开旁路门试验，不过从50%BMCR到90%BMCR的试验结果分析（影响锅炉负压范围为117pa到155.8pa），我们可以推断100%BMCR情况下快开旁路门对锅炉造成负压影响应该在锅炉可调范围内（锅炉MFT时的负压值为+1960pa，一般负压变化不大于500pa，不会对锅炉工况产生太大的影响）。若引风机投入自动，并将旁路门设置为快开40%，效果会更好。3.热态情况下茂名热电厂6号机组脱硫系统快开旁路挡板门对锅炉负压影响理论分析3.1考虑到机组的安全，我们并没有做热态情况下快开旁路挡板门对锅炉负压的影响试验，相对冷态情况而言，热态情况下快开旁路挡板门对锅炉负压影响比冷态要大，主要原因有：第一，由于热态时烟气热膨胀导致烟气量比冷态风量要大，从前面的分析我们可知快开旁路对锅炉负压影响会根据风量负荷增加而增加，所以热态时快开旁路门对锅炉负压影响比冷态时要大。第二，热态时投入脱硫系统，烟囱中烟气平均温度约为80度，当旁路门快开时烟气基本上全部走旁路，烟囱中烟气平均温度约为135度，烟气温度升高后密度减小，忽略烟气经过脱硫装置后带水导致密度增加的影响，热态情况下旁路门快开会造成烟囱的自拔力增大，对锅炉负压影响更大。3.2为分析热态情况下，不设增压风机的脱硫系统快开旁路挡板门对锅炉负压的影响，我们根据冷态试验时所形成的数据，针对热态情况下的烟量和烟囱自拔力的不同来做进一步分析。第一，烟量增加问题。茂名热电厂6号机组脱硫系统设计BMCR工况FGD入口烟气量设计值为1317.326KNm3/h（标态、湿基，含氧量为5.08%），比冷态试验时990KNm3/h的风量要大327.326KNm3/h。上面的冷态试验分析可知，随着风量负荷的增加，快开旁路门对锅炉负压影响越大，但影响幅度仍很小，风量从684KNm3/h到990KNm3/h，对锅炉负压影响最大差值只为38.8pa。虽然热态情况下烟气量比冷态试验时的最大风量多327.326KNm3/h，旁路门快开时对锅炉负压力影响会更大，但考虑到风量为990KNm3/h时快开旁路门锅炉负压变化只有155.8pa，而锅炉负压变化范围允许在500pa内，我们可以推断热态情况下快开旁路挡板门引起的锅炉负压变化仍在可调范围。第二，烟囱自拔力增加问题。烟囱自拔力计算公式为h=Hycg[ρk*273/（273+tk）-ρy*273/（273+tyc）]其中：h为烟囱自拔力，Hyc为烟囱高度（210m），ρk标态下空气密度（1.293kg/m3），ρy为标态烟气密度（1.34kg/m3），tk为外界空气温度（约为20℃），tyc为烟囱内烟气平均温度从上面公式可以算出来烟气温度为80℃时烟囱自拔力约为325pa，烟气温度为135℃时烟囱自拔力约为594pa，自拔力增加值为269pa，相对于冷态试验3时旁路门快开时引风机出口压力（相当于FGD入口压力）变化幅度为800pa，却只影响锅炉负压155.8pa的情况来说，热态时快开旁路门引起烟囱自拔力变化269pa是相当小的，其对锅炉负压影响也是非常小的。所以，热态情况下，快开旁路挡板门对锅炉负压影响还是在锅炉可调节范围内的。4.总结从上面的冷态试验数据以及热态情况下的相关理论分析，我们可以知道茂名热电厂6号机组（1×300MW）脱硫装置在不设增压风机的情况下，快开旁路挡板门对锅炉负压的影响在可调范围内，此工程实例可为其他脱硫工程设计提供一定的参考，达到减少设备投资和建设场地使用的目的。（作者简介：梁国智，男，1980年1月出生，2003年毕业于华南理工大学电力学院热能与动力专业，本科学历，曾于2004年7月到2007年12月担任茂名热电厂5、6号机组脱硫工程筹建办公室脱硫专责，现任茂名热电厂#7机组扩建办公室脱硫专责。）