1、火力發電廠煙囪與鍋爐煙氣排放量關系淺析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內蒙古電力科學研究院(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電廠中煙囪與鍋爐煙氣排放量之間的關系, 通過實際問題的具體測試和計算說明由于原始設計與實際生產出入較大, 導致包頭第一熱電廠三臺410t h 鍋爐共用一座煙囪運行時出現引風機出力不足的問題, 同時提出一些改進意見。關

2、鍵詞煙囪理論煙氣排放量煙囪出口內徑煙囪出力煙囪是火力發電廠中與鍋爐機組配套使用的建筑設施, 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電廠的標志性建筑物。數;煙囪出口煙氣溫度, 機械通風不考c 慮煙氣溫降。2實際運行中的問題包頭第一熱電廠68號爐均為410t h 的單汽包、自然循環煤粉爐, 分別于1980年、1983年及1990年投產運行。在最初設計時是6號、7號爐共用一座煙囪; 1990年8號爐投產, 按照原有設計未增設煙囪, 而是與6號、7號爐合用, 所以目前三臺鍋爐共用一座煙囪向外界排放煙氣。由

3、于現在實際燃用煤種與原始設計煤種存在很大差別, 所以在3臺爐共用一座煙囪生產運行時就出現煙氣排放不暢的現象, 尤其是近幾年表現得更加明顯, 即當3臺爐同時運行、負荷在90%及以上時引風機就出現出力不足的現象, 擋1煙囪高度和出口內徑的確定111煙囪高度H yt板全開但是爐膛負壓保持不住, 時常反正壓, 給鍋爐安全、文明生產帶來不利影響。這其中6號爐表現得特別明顯, 使得引風機自動也無法投入運行。到目前為止3臺爐均大修過, 證明鍋爐本身不存在阻力及漏風大導致上述問題發生的可能; 另一種現象是當3臺爐中的兩臺帶滿負荷運行而另一臺爐停運、特別是8號爐停運時前述現象基本消失, 引風機出力符合鍋爐運行要

4、求, 且引風機自動也能投入運行。211鍋爐設計參數21111鍋爐主要特性及送、引風機銘牌參數火電廠的煙囪全是機械式通風, 因此高度應按煙氣中排出的有害物質SO 2、飛灰等排出NO 2、量和附近環境允許的污染條件來確定。另外, 可從煙囪底部外徑的計算中得出, 即當煙囪底部外徑30 d ; d 215m 時, H yt d 215m 時, H yt (2020d 。最終煙囪的高度由以上兩個條件確定。112煙囪出口內徑d c煙囪出口內徑是一個很重要的尺寸, 當由鍋爐的熱力計算得出排煙氣量后, 通過以下公式計算即可得出; 換句話說, 煙囪出口內徑一經確定, 則煙囪的出力也就確定了, 無法更改。煙囪出口

5、內徑公式:(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 每臺爐計算燃料量, kg h由表1看出, 6號、7號爐的設計、選型及配套輔機完全一樣, 而8號爐投產時間較前兩者晚很多, 在鍋爐設計選型及配套輔機選型上與之有很大差別, 尤其表現在吸風機上, 其風壓、風量分別比6號、7號爐大出1500Pa 和近27000m 3 h 。這主要考慮了8號爐運行中正常煙氣排放的要求。n 利用同一煙囪同時運行的鍋爐臺表1型號及參數表型號及參數鍋爐型號配套單機功率蒸發量過熱蒸汽壓力過熱

6、蒸汽溫度給水溫度熱風溫度燃料消耗量汽包中心標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、7號爐91824W GZ 410100410918540222360531494280090881107225628號爐91825D G 410 1004109185402223605416541500864096642196燃用煤種相差太大, 所以一電廠又依據現有煤種重新做了校核計算。摘錄相關數據如下。(1 煤質元素分析(用C y 表示碳的應用基含量, 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%。應用基低位發熱量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算得出 :6號、7號爐為016645Nm 3 kg ; 8號爐為吸風機型號出力 m 3h -1風壓 Pa 配套電機容量 k W 電壓 V 電流 A 轉速 r m in -1送風機型號出力 m 3h

8、-1風壓 Pa 配套電機容量 k W 電壓 V 電流 A 轉速 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算得出 :6、7號爐產生的煙氣量為253149818951000=95158711Nm 3 h ; 8號爐產生的26100070008003000162985 煙氣量為54165816211000=4711371653Nm h ;3

9、臺爐產生的理論煙氣量合計(滿負荷 為1422724175Nm 3 h 。21212實際測量煙氣量6號、7號、8號3臺爐的尾部煙道末端安裝測點進行煙氣量的實測, 測出煙道的動、靜壓及煙氣溫度, 計算出煙道測量斷面流速、煙氣流量, 并折合成標準狀態, 得出表2數據(實測時3臺爐的負荷均為額定負荷的90%以上 。表2煙道斷面煙氣流速爐號67m s乙側煙道1116021163測量煙道面積 m 281144152甲側煙道1113218102圖1煙道與煙囪的布置計算公式:o V =F w 和V N =F w 3式中V 、V N 煙氣排放量, m h ; 標態下煙氣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號爐與7號、8號爐在進入煙囪時其煙道是面對面的, 即發生煙氣對沖; 而且7號、8號爐產生的煙氣量比6號爐大得多, 流速也高, 因此6號爐的煙氣流動受到阻礙。212鍋爐煙氣排放量與煙囪出力關系及計算21211理論排煙氣量計算68號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;標態下煙氣密度, 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。原鍋爐廠設計的煤種與實際利用以上公式計算出各爐每小時實測煙氣流量, 匯總如下:6號爐為53004713Nm

11、 3 h ;7號爐為50630015Nm 3 h ; 8號爐為59131810Nm 3 h 。3臺爐實際產生煙氣量合計:162766518Nm 3 h 。21213實測煙氣動量計算計算得出V y =91448Nm 3 kg , 煙囪最大允許通過的總煙氣量為152701415Nm 3 h 。4原因分析從以上計算可以看出, 3臺爐在滿負荷運行時的理論煙氣量為1422724175Nm 3 h , 煙囪的最大出力為152701415Nm 3 h , 而3臺爐實際的煙氣排放量是162766518Nm 3 h , 比煙囪的最大出力大10065113Nm 3 h , 按照每生產1t 蒸汽產生147014Nm

12、 3(實際測量計算值 的煙氣計算, 3臺爐共減少蒸汽量6815t h , 平均每臺爐減少2218t h , 至此產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際產生的煙氣量, 不能滿足鍋爐運行的需要; 另外由煙氣動量比可以看出, 6號爐側受到7號、8號爐側煙氣巨大壓力, 在3臺爐同時運行中6號爐吸風機出力受限制, 煙氣排放受阻, 是其自動無法投入的主要原因。動量公式:P =m v , kg m s 式中m 質量, kg ;v 速度, m s 。計算后煙氣動量匯總如下:6號爐:2261106kg m s ;7號爐:3737196kg m s ; 8號爐:5603175kg m s ;7

13、、8號爐動量和:9341171kg m s 。7、8號爐動量與6號爐動量比為41131, 即7、8號爐側煙氣沖力是6號爐的4113倍。3煙囪最大允許排煙氣量計算實際設計煙囪出口內徑d c =5184m , 高度為150m , d c 計算如下:(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結論綜上所述, 問題的根本原因在于原始設計時8號爐的煙氣量校核有誤, 依據鍋爐設計煤種的計算與實際燃燒煤種的生產之間出入太大, 最終導致煙筒出力偏小, 無法滿足生產運行的需要。

14、因此根據實際情況, 建議廠方在煙道底部, 煙氣入口處加裝一個隔離板, 把6號與7號、8號爐的煙氣分開, 各行其道, 減少6號吸風機受到的額外壓力, 這樣可以使6號爐的情況得到改善; 另一辦法就是將6號爐引風機進行增容改造, 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 每臺爐計算燃料量, 3臺爐平均53877kg h 。n 利用同一煙囪同時運行的鍋爐臺數, 3臺。煙囪出口煙氣溫度, 機械通風不考c 慮煙氣溫降, 3臺爐實測煙溫平均值為7115(上接第9頁表819931997年主網年平均電壓母線電壓時間1993年平均1994年平均1995年平均1996年平均4點517522532528500kV10點5035065185174點224227231229220kV