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2 改造前存在问题及分析
洛热公司#6机组脱硝系统自2014年投运后,频繁出现热解炉结晶脱落堵塞出口通道的情况,特别是负荷大于250MW时,堵塞情况加剧,存在掉落结晶体而堵塞热解炉出口的风险,影响热解炉出力,造成机组被迫减负荷,严重时因脱硝系统被迫退出造成机组非计划停运事件。
改造前采取的措施:首先,在分散控制系统(DCS)画面上增加热解炉内部与出口压差监视点,方便运行人员监控,有助于提前发现问题,及时采取调整热解炉通风流量、控制机组负荷、改善煤质减少SCR入口氮氧化物、适当减少喷氨量、优化喷枪运行方式、改变制粉系统运行方式等应对措施,保持热解炉内持续维持高温运行,阻止运行工况进一步恶化。其次,将热解炉尿素喷枪压缩空气压力由0.60MPa提高到0.65MPa,优化喷枪雾化效果,坚持定期对热解炉尿素喷枪进行水冲洗和清理喷头。再者,对热解炉保温进行全面排查,修补表面温度超标的部位,减少热解炉对外散热。为彻底解决这一问题,洛热公司与大唐科学技术研究院华中分院合作(以下简称华中院),进行了内部模拟流畅试验。
按照实际尺寸1∶1建模进行计算,发现原始工况下热解炉内3个温度测点运行温度最大存在50℃左右的温差,一次风在热解炉内左右两侧偏差很大,最高速度26m/s,最低速度2m/s,速度分布非常不均匀,在热解炉内低速区形成两个巨大漩涡如图1所示,而喷枪恰好处在漩涡中心位置,流场非常紊乱,这是热解炉喷枪堵塞的主要原因。
3 改造方案
3.1改造方案选型
基于热解炉速度场和温度场的数值仿真结果,洛热公司与华中院锅炉室密切配合进行20余组以上优化工况设计和计算,并形成2~3组不同思路的最优化改造方案,最终就改造工程量、施工难易程度、经济效益比、流场阻力增加量等综合对比分析见表3,选出了最佳改造方案如下。
图1 原始工况热解炉CFD仿真模型及速度流线
表3 不同设计方案进出口压降及速度定量比较
优化方案改变原来的均布板孔径及排布,但是不改变原始热解炉的高度,如图2所示。先将φ520mm的管道扩为φ800mm的管道,在φ800mm的管道段安装一层旋流装置,再将φ800mm的管道扩为φ1940mm的管道,均布板仍维持原始高度,孔径差异化排布。该方案优于其他方案之处为结果简洁,施工量小,重量在所有方案中最轻。
图2 改造段结构图及速度流速场
经过计算,优化方案后的热解炉内流场比较均匀,喷枪截面没有涡流存在。温度场分布均匀,偏差在±3℃以内。
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