周沛然

摘    要：近年来，随着工业化进程的加快，锅炉在工业生产中发挥着日益重要的作用，尤其是在火电厂的运行中，锅炉更是不可或缺的设备。现阶段，随着生产生活中用电需求的逐年增加，火电厂承担着越来越重要的电力生产任务，为满足电力生产需求，各个火电厂都需要加强锅炉烟风管道的设计优化，提高锅炉系统的生产能力。基于此，本文重点分析了锅炉烟风管道设计优化的相关策略，此研究能够为火电厂锅炉系统的优化与改造提供重要的参考与借鉴。

关键词：锅炉烟风管道;设计优化;策略

1  引言

为适应可持续发展与生产扩大的要求，火电厂需加强锅炉烟风管道的设计优化与改进，通过烟风管道的改进来减少锅炉系统运行中的能源消耗，满足火电厂日益扩大的生产需求，促进火电厂经济与社会效益的实现。

2  火电厂锅炉烟风管道的基本概述

在火电厂锅炉烟风管道的设计过程中，相关设计人员需严格遵守相应的设计标准与规范，以《六道技规》为指导，设计人员需结合生产的要求，进行壁厚的选取、荷载的计算、加固肋与内撑杆规格的选择，通常情况下，如果为1000t/h以下的锅炉，尽量选用圆形管道。在实际的火电厂生产中，600MW以上的火电厂中，圆形管道的应用相对普遍，1000t/h以下的锅炉中，并未完全遵守规范的要求来选择圆形管道，而多使用的是矩形管道。圆形管道的制作相对简单，大型机组在锅炉系统的设计方面需充分考虑烟道的防爆压力等指标，出于这种考虑，圆形烟风管道在相关参数的控制上相对便捷，且在空气动力相同的情况下，圆形烟道的材料消耗相对较少[1]。比如，以2×600MW机组为例，在烟风管道的选择上，如果采用的是圆形管道，能够大大减少钢材的使用量。

对小型火力发电厂锅炉系统而言，其在设计与生产的过程中，对于烟风道并没有严格的要求，这种情况下，在设计过程中对钢材用量也没有嚴格的限制，一般多采用的是矩形管道。随着生产规模的扩大，再加上考虑经济性、技术性因素，对锅炉烟风管道的设计优化具有现实意义。

3  锅炉烟风管道设计优化的策略

3.1  烟风道壁厚的优化

在锅炉系统的烟风管道设计方面，壁厚是一个重要的指标，适当增加烟风道壁厚，能够提高道体的刚度、增加加固肋间距。在壁厚的优化过程中，为了提高锅炉烟风管道设计的合理性，相关设计人员需在实际的设计过程中遵守相应的设计规则，严格根据规则中规定的计算方法，来开展相应的计算。锅炉烟风管道的刚度、加固肋间距、强度与道体壁厚之间呈现出明显的正比关系，因此，当在锅炉烟风管道的设计过程中增大了道体的壁厚以后，同样会使得烟风道的刚度、强度与加固肋间距有所增大，提升烟风管道的各方面性能[2]。此外，锅炉系统的设计过程中，锅炉烟风道加固肋断面惯性矩、最小断面系数也同样是需要重点考虑的参数，通过对烟风道壁厚的优化，能够保障这些参数的合理性。

比如，以某锅炉烟风管道的设计为例，此锅炉系统中为10.52×7.7mm规格的烟风道分别分析在不同的壁厚条件下的加固肋间距情况，如表1所示。

由表1，在锅炉烟风道的设计中，加固肋间距随着壁厚的增加而逐步增大，因此，二者呈现出正向变化的关系。此外，在壁厚逐步增大的过程中，加固肋规格逐步降低，当壁厚才能够4mm增大到8mm的过程，加固肋规格从116降至112.6，从此变化趋势来看，壁厚的优化能够实现加固肋跨度、间距的科学调整。但是，内支撑的设置在一定程度上增大烟风道的阻力，因此，这就要求有关设计人员在内支撑的设计方面需全面考虑多种因素，比如，钢材消耗量、烟风道风机耗电量等。

3.2  内撑杆优化

锅炉烟风管道的设计优化中，同样需要进行内撑杆的优化。在整个的锅炉系统内，内撑杆与加固肋的配合在一定程度上可以适当地降低加固肋的规格，这种设计下能够有效控制加固肋跨度。但是，内撑杆的设置往往会使得烟风道中存在由此所造成的部分阻力。在锅炉系统中，圆形管道的应用相对较多，圆形内撑杆的应用会加大涡流现象的产生，因此，在内撑杆的设置方面，需要对此进行相应的优化与调整。在内撑杆的选择方面，相关人员需结合锅炉系统的运行工况等来进行，如果根据流场分析结果选择的是菱形或者翼型内撑杆，需保持内撑杆与加固肋的对应布置，从而降低涡流现象的发生概率，并减弱锅炉系统运行中的振动与噪声，道体内的流动阻力也会在内撑杆的优化设计中得以有效降低，实现了锅炉系统运行中能源消耗的控制[3]。根据有关调查，当内撑杆数量与圆形内撑杆数量一致时，流动阻力有效降低了将近40%[4]。

3.3  积灰荷载优化

锅炉烟风管道的设计与优化过程中，积灰荷载同样是需要重点考虑的因素。烟道荷载主要包含了内压力、自重、保温、积灰与风载等，在相应的设计规范中明确规定了其计算原则与方法。与其他的荷载相比，积灰荷载属于可优化荷载，能够在锅炉烟风管道的设计过程中，结合系统的实际需求，来进行相应的优化设计与调整。近年来，随着可持续发展理念的提出，在锅炉的使用过程中，人们对脱硫塔前高效除尘器的要求更高，烟气高效除尘器的含尘量越来越低。从各个领域锅炉运行的实际情况来看，积灰荷载的优化中，如果是煤气锅炉，烟道积灰高度以1/20截面高度来进行计算;如果是燃煤锅炉，除尘器后的积灰高度以1/10截面高度来计算比较合理，通过积灰高度的确定，能够有效降低积灰荷载，进而实现对加固肋截面尺寸的科学控制[5]。在不同的锅炉系统中，积灰荷载的优化都需要从自身的实际情况着手，严格根据积灰高度的情况来进行相应的计算与优化。

4  结束语

近年来，一些工业企业在现代化的发展过程中，逐步开展了锅炉烟风管道的设计优化探索，综合来看，优化工作需从壁厚、内撑杆与积灰荷载优化等方面来进行，结合锅炉系统运行的实际情况，保障优化工作的顺利进行，为企业创造更大的发展空间。

参考文献：

[1] 王方明，王毅，张茂.锅炉烟风管道设计优化探析[J].中国新技术新产品，2018（7）：97～98.

[2] 陈大生.电厂锅炉低氮燃烧改造及运行优化调整探析[J].黑龙江科技信息，2015（16）：141.

[3] 刘文.某电厂燃煤锅炉烟风系统阻力优化与分析[J].华电技术，2016（11）：1～3+6.

[4] 朱彦亮.热风炉烟气余热回收的工艺优化方案探析[J].冶金标准化与质量，2019（3）：40～43.

[5] 梁巍，梁岚清，邢淑艳，等.锅炉烟风管道振动问题解决方法的探讨[J].电站系统工程，2018（2）：37～38.