【精彩论文】大型电站烟风管道节能优化及工程应用

观点凝练

摘要：为探究大型火力发电厂烟风管道系统优化机理，利用数值模拟的方法，对所建方截面烟道和圆截面烟道模型的流场进行数值计算并分析。结果表明：方截面烟道的内撑杆后存在明显的尾迹涡流区，且流动稳定以后的直烟道有效流动面积仅为烟道截面总面积的79%左右；方截面直烟道和90°弯头的出口速度偏差分别为0.209、0.246，烟道压力损失严重；圆截面烟道内部流动分离相对减少，圆截面直烟道和90°弯头的出口速度偏差分别为0.052、0.146，与方截面烟道相比，压损减少60%以上。同时，通过对某300 MW电厂烟道改造项目的数值计算可知，经过将烟道截面优化为圆形和整体布置优化以后，烟道阻力下降了74.6%，内部流场均匀性得到改善，经济效益明显。
结论：在大型火力发电厂进行深度节能的大背景下，本文探究了烟风管网系统方截面烟道优化为圆截面烟道的内部机理，对直管段与90°弯头两种典型管道结构的方截面烟道与圆截面烟道进行了数值计算，通过对数值计算结果、全压云图和速度云图的分析，探究了内撑杆对烟道流场的影响，对比了方形道体与圆形道体的流场特性并结合某工程实例，得到如下结论。

（1）对于直管段，圆截面管道的流动特性优于方截面管道的流动特性，内撑杆的存在会增加至少1倍的压力损失，主要原因为流动介质在内撑杆后存在明显的尾迹涡流区，直接导致能量的损失；同时由于低速涡流区的存在，流动稳定以后的管道有效流动面积仅为管道截面的79%左右，管道主流速度增加，从而间接导致流动损失的增加。

（2）对于90°弯管，圆截面管道在内外侧弯头处的高速、低速区范围相对较小，压力损失较小；方截面管道内撑杆的存在会扩大相应高速、低速区的范围，并对转弯以后的主流区速度场产生严重的扰动，使得压损增加。将方形烟道改为圆形烟道可以降低50%以上的管道压力损失。

（3）某300 MW电厂将引风机进出口烟道截面优化为圆形并对整体布置进行优化后，烟道总阻力下降了74.6%，内部流场均匀性得到了极大改善，经济效益明显。

引文信息

李昊燃, 徐永峰, 马翔. 大型电站烟风管道节能优化及工程应用[J]. 中国电力, 2019, 52(7): 123-131.LI Haoran, XU Yongfeng, MA Xiang. Optimization and engineering application toward energy saving for flue gas ducts in large coal-fired power plants[J]. Electric Power, 2019, 52(7): 123-131.

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编辑：杨彪

审核：蒋东方

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