省煤器磨损分析

1、我厂130t/h循环流化床锅炉省煤器的磨损分析及防治措施刘 伟(XXX动力厂锅炉车间)摘 要：由于加装了防磨盖板，使得烟气的流通面积减小，加装防磨盖板的区域烟气阻力必然增大，未加防磨盖板的区域相对小一些，烟气阻力大的区域内部分烟气就会会流向烟气阻力小的区域，并产生局部过高的烟速。在515的低温区，烟气流中的灰粒变硬，灰粒的磨损性加大，对省煤器的磨损加剧。关键词：省煤器；磨损；防磨；烟气1. 概述循环流化床（CFB）锅炉技术是七十年代新兴的一种洁净燃烧新技术。它对煤种要求不高，可以燃烧劣质煤，包括煤矸石；它通过石灰石和煤混合燃烧进行脱硫，脱硫方式相对简单经济；它的二次风分层布置，营造还原性气氛，

2、大大减少了二氧化硫、氮氧化物的排放；同时它的燃烧效率高、负荷调节好、投资运行成本相对较低，在全世界得到了迅猛发展，已成为新世纪能源利用技术的发展方向之一。然而，随着循环流化床锅炉的大量投产，它的许多缺点和不足也逐渐暴露出来，主要表现为运行时数少，磨损严重，出力不足等。其中磨损问题已经成为了主要问题，许多循环流化床锅炉在运行较短时间就发生因水冷壁爆管、省煤器泄露而停炉。一些电厂花费巨大代价，对水冷壁和省煤器进行喷涂、加防磨措施，但仍然不能彻底解决磨损问题。2009年4月24日，我厂开始对两台130t/hCFB锅炉进行四年来的首次大修，我主要的工作是对水冷壁和省煤器进行测厚和换管统计，对水冷壁和省

3、煤器的磨损有了进一步的了解和认识，下面，我就省煤器的磨损情况及防治措施进行一些分析。2. 省煤器的磨损情况建厂初期，省煤器蛇行管均采用常规防磨保护措施（即省煤器管组入口与四周墙壁间装设防止烟气偏流的均流板，每个管组前排管子加装防磨盖板），再加上高负荷运行，导致磨损情况严重。后经排查，将泄漏和严重减薄的管子进行封堵，对其它管屏进行防磨喷涂处理，每片管屏只喷涂前四排。本次大修再次检查发现，省煤器的磨损主要集中在如下区域：（1）第三排管子的中间部位（防磨盖板的末端），（2）两边以及中间的管夹处，（3）蛇形管弯头处偶见磨损，严重的仅有一处，为凿削深坑。从现场统计的数据（表1）可以看出，其中绝大部分磨损

4、位于第27根管子，其中第3根管子受到的磨损最严重，第二根及第三根之后的稍好一些。现场勘查发现，这些磨损发生的时间均在管屏做防磨喷涂之前，因为喷涂层仍然存在，之前磨损的痕迹均覆盖在喷涂层下，这主要和后期采取的运行方式有关，在发现锅炉磨损情况之后，尽量不采取满负荷运行，一般在110t/h120t/h左右。表1 省煤器磨损位置汇总表序号第（）根序号第（）根序号第（）根15255,6,7543,5,722,4,5,6263,5,7554,5,736273,4,5563,553,4,5,7282,3,457365,7,10293583,4,575,7,8,9,313592784323,560弯头115,

5、6,79334,56136124,5,6343,86236,8,9132,3363,4,5,66438152,53826653,5,7162,339376636175,6,7,8407673,5,7,8,9185415683,4,6,7194,5,7425,76938214,5,7,84537036227,95126713,4,5234,5533,5,772363. 磨损原因分析3.1 影响受热面磨损程度的因素高速烟气携带飞灰颗粒冲刷受热面金属壁面时，对金属壁面产生冲击和切削作用，形成受热面磨损。受热面的磨损主要和飞灰浓度、飞灰直径d、飞灰速度v以及飞灰特性有关。这里所说的飞灰特性指灰粒的大小

6、、硬度、成份、熔点等物理性质。飞灰的动能与飞灰速度的二次方成正比，与颗粒的大小（直径）成正比，飞灰颗粒越大、速度越高，则动能越大，受热面磨损越严重；烟气中的飞灰浓度和飞灰速度越高，管子受到的磨损越严重。循环流化床所烧的煤煤质较差，硬度高，也是磨损严重的重要原因之一。3.2 我厂省煤器磨损的原因分析我厂省煤器防磨盖板安装示意图如图1所示.图1 省煤器防磨盖板安装示意图磨损严重的位置为图示的1，2，3区域，分析其原因主要有如下：（1）图示的3位置处于尾部竖井后墙位置，烟气从旋风分离器出口段流入尾部烟道时作了90度的转弯，烟气中飞灰颗粒在离心力的作用下，向烟道后墙的一侧集中，使靠近后墙的烟气产生局部

7、的最大飞灰浓度，并且此处飞灰颗粒相对较大。省煤器蛇形管排平行于侧墙布置，图中3位置的管子正好处于飞灰浓度最大的区域。其次，图示位置的管排相当于顺排布置，烟气流正面冲刷第一排管子以后，以约60°的角度冲刷管子（如图2），由变形磨损公式可知，碰撞角越大，磨损量越大。变形磨损公式：WD=MV(sinK)2/2WD磨损体积量；M、V撞击的颗粒总质量和总速度；K 常数； 碰撞角度；单位体积的物质从磨损体表面移走所需要的能量（a）正面冲刷 （b）斜向冲刷图2 烟气流冲刷管子示意图另外管夹具有一定的厚度，与管子之间形成局部烟气走廊，烟气流速相对大一些，磨损相对比较严重。（2）图（2）所示的位置在所

8、有检查的管子中磨损是最为严重的，绝大多数的管屏在此处都有磨损。将图1中局部放大为图3，可以看出，由于加装了防磨盖板，使得烟气的流通面积减小（区域），加装防磨盖板的区域烟气阻力必然增大，未加防磨盖板的区域相对小一些（区域），烟气阻力大的区域内部分烟气就会会流向烟气阻力小的区域（如图1箭头所示），产生局部过高的烟速，并且烟气流向发生局部的改变。这就导致了这一区域磨损的加剧。图3 省煤器局部放大图（3）我厂省煤器处烟温设计温度为515，设计燃煤的灰熔点在1500左右（表2）。在515的低温区，烟气流中的灰粒变硬，灰粒的磨损性加大，对省煤器的磨损加剧。这一点是对省煤器所有管子而言的，但由于后排省煤器管

9、磨损并不严重，所以它不是造成磨损的主要原因。表2 灰熔点名称符号单位设计煤种灰变形温度DT(t1)1260灰软化温度ST(t2)>1500灰熔化温度FT(t3)>1500（4）初期安装要求不高，管屏节距不一致，不仅容易产生局部烟气走廊，而且形成流速不均，加剧了灰粒流动过程中的扰动，造成局部磨损严重。4. 改造措施此次大修，我厂针对上述现象，对省煤器做了改造，措施如下：（1）前四排管子均加防磨盖板，对前5排的管子刷防磨防腐涂料。这样，在同一平面内烟气流通面积没有梯度变化，只是在沿竖井方向第4、第5排管子间有明显的梯度变化，产生相对较大的压差，这将对第5排管子造成相对较大的磨损。但由于

10、前四排管子对灰粒的碰撞，减少了灰粒部分的机械能，并且沿竖井方向，烟气流容易再次形成稳定流束，加上第5排涂有防磨材料，总体来讲磨损程度应该不会有很大变化，然而却可以避免图3所示的磨损问题。（2）调整管屏节距，使管屏间距均匀，形成均匀的烟气通道，有效减少局部烟气走廊的产生，并能够保证烟气流的稳定流动。5. 改造后可能产生影响（1）对流换热减弱尾部受热面的传热方式主要是对流，烟气流束冲刷省煤器管排将热量传给管壁，管壁再将热量传给给水。防磨盖板的量增加后，烟气中飞灰颗粒与蛇型管的碰撞次数大大减少，降低了换热强度。然而考虑到防磨盖板只加装了前四排，这种影响应该是有限的。（2）可能造成磨损位置后移加防磨盖板的区域由于流通面积减小，烟气阻力增大，势必在第4排与第5排之间产生较大的压差，产生局部流速增大的现象，使得第五排的管子受到较为严重的磨损。这一点要在今后