省煤器中的问题讲述

1、省煤器设计中的问题一、省煤器的作用及种类1.1省煤器的作用省煤器是汽水系统中的承压部件，其任务是利用锅炉尾部烟气的热量加热锅炉给水。锅炉采用省煤器后，会带来以下好处：a. 节省材料。在现代锅炉中，燃料燃烧生成的高温烟气，虽经水冷壁，过热器和再热器的吸热，但其温度还很高，如直接排入大气，将造成很大的热损失。在锅炉尾部装设省煤器后，利用给水吸收烟气热量，可降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉效率，因而节省燃料。省煤器的名称也就由此而来。b. 改善了汽包的工作条件。由于采用省煤器，提高了进入汽包的给水温度，减少了汽包壁与进水之间的温度差，也就减少了因温度差而引起的热应力。从而改善了汽包的工作条件，

2、延长了使用寿命。c. 降低了锅炉造价。由于给水进入蒸发受热面之前，先在省煤器中加热，这样减少了水灾蒸发受热面中的吸热量。这就由管径较小、管壁较薄、价格较低的省煤器受热面代替了一部分管径较大、管壁较厚、价格较高的蒸发受热面，从而降低了锅炉造价。 因此，省煤器已是现代锅炉中不可缺少的部件。1.2省煤器的种类省煤器按使用材料可分为铸铁省煤器和钢管省煤器。铸铁省煤器强度低，不能承受高压，但耐磨耐腐蚀性较好，通常用在小容量锅炉上。目前，大容量锅炉广泛采用钢管省煤器，其优点是强度高，能承受冲击，工作可靠；同时传热性能好，重量轻，体积小，价格低廉。缺点是耐磨耐腐蚀性较差。二、钢管式省煤器1，钢管式省煤器的结

3、构钢管式省煤器结构是由许多并列的管径为4251mm蛇形管与进、出口联箱组成。为使省煤器受热面结构紧凑，应力求减少管间距。省煤器管束的纵向节距s2受管子的最小弯曲半径的限制。当管子弯曲时，弯头的外侧管壁将变薄。弯曲半径愈小，外壁就愈薄，管壁强度降低的就愈多。通常，采用错列布置时，采用s1/d=22.5,s2/d=11.5;采用顺列布置时，s1/d=22.5,s2/d=2。 为便于检修，省煤器组的高度是有限制的。当管子为紧密布置（s2/d1.5）时，管组的高度不得大于1m；布置教稀时，则不得大于1.5m。如果省煤器受热面较多，沿烟气行程的高度较大时，就应将它分成几个管组。管组之间留有高度不小于60

4、0800mm的空间。省煤器和其相邻的空气预热器间的空间高度应不小于8001000mm,以便进行检修和清除受热面上的积灰。 省煤器一般多卧式布置在尾部烟道中。这既有利于停炉排除积水、减轻停炉期间的腐蚀；也有利于改善传热，节约金属。其工作原理是水灾蛇形管内自下而上流动，烟气在管外自上而下横向冲刷管壁，以实现烟气与给水之间的热量交换。这种换热方式，由于水在蛇形管内自下而上流动便于排除空气，从而避免引起局部的氧气腐蚀。烟气在管外自上而下流动，这不但有助于吹灰，还使烟气与水呈逆向流动，从而增大传热平均温差，有利于对流传热。 大部分的省煤器都采用光管式受热面。但为了增强传热并提高结构的紧凑性，有相当一部分

5、锅炉的省煤器则采用了鳍片管、肋片管、模式受热面等的结构。在金属耗量相等，且通风耗能也相等的情况下，焊有矩形鳍片的受热面体积要比光管受热面的体积小25%30%。而采用轧制鳍片管的省煤器，其外形尺寸可缩小40%50%。 膜片式省煤器的受热面是由在蛇形管直段部分焊有连续的钢条制作而成，扁刚条的厚度23mm。膜式省煤器的传热效果比光管省煤器好，且在同样传热情况下，前者的金属耗量要少，运行中可靠性也较高。 肋片管省煤器是在光管的外表面焊上环状或螺旋状肋片而制成的。这类省煤器传热面积增加幅度比鳍片和膜片式大、传热系数高，但当燃煤灰黏结性较强时，易出现堵灰现象，一般可用于灰分不黏结的燃料。锅炉省煤器泄漏的原

6、因与解决方法分析锅炉连续出现省煤器泄漏事故，严重影响到机组的安全经济运行.为此对省煤器泄漏的原因进行分析，加大对煤粉细度的控制力 度，增加了外侧锅炉省煤器的防磨瓦面积，提高了机组安全经济运行水平.本文对锅炉省煤器泄漏主要原因和机理进行了分析，并提出了预 防措施本文以电厂常用的高温高压锅炉为例，此 锅炉采用悬挂型布置，配置貞流型燃烧器，燃 烧器按四角布置，采用煤粉悬浮式燃烧。此锅 炉已投产近10年，已经累计运行了超过2万 小时。 该锅炉配备的省煤器是非沸腾式的，为错 列式布置，分为上下两级，此省煤器与锅炉的 空气预热器进行交叉布置。下级锅炉省煤器分 为4组沿着烟道的竖井深度和宽度的方向中 心线进

7、行对称型布置。 下级锅炉省煤器管共有 132片，分为264根，它的规格为32X4,它 的管材为20G。 、泄漏的原因分析 1.1烟气走廊 下级锅炉省煤器两侧的U型弯处有烟气 走廊，经实测，两侧的U型弯处之间的距离 约为80mm，比初始设计值21imn大了很多，同 时比省煤器距离前后墙的距离初始设计值 60nm也大了 20mm。由于烟气走廊的阻力极小， 烟气的流速比较大，通过计算可知，烟气的流 速在锅炉下级省煤器的出口比上级锅炉省煤 器的入口大了 30%左右d因为系统的管子是金 属材质，金属的磨损量与烟气的流速三次方成正比例关系，所以，在两侧U型弯管处的磨损 更加严重。另外在制弯头的时候，弯头的

8、壁厚 比直管处薄，壁厚小于4 mm,上述一系列原 因导致锅炉省煤器管子的弯头迎风面位置更 加容笏发生磨损泄漏事故。 1.2实际应用的燃料性质与设计值差异 烟气流动的过程中起到磨损作用的是烟气中那些较大颗粒的飞灰，并且磨损的程度与 总灰量密切相关。总灰量越大，灰粒对于省煤 器管的撞击次数也越多，管壁的磨损程度越 严重，而总灰量由燃料灰分和燃料的低位发热 量决定。该锅炉的设计煤种的基灰分为24.26%, 而实际燃烧的煤种应用基灰分约为39.50%; 煤粉的细度)设计值为2228，但实际煤粉的 细度在30左右，这两项参数均与设计的煤种 有较大的偏差p煤粉较粗、灰分较大，直接导 致了灰粒和没有燃烧完全

9、的燃料颗粒成倍增 多，实际烟气中飞灰的浓度增大，这一原因也 加剧了对锅炉省煤器管路的磨损a1.3锅炉省煤器管束的排列方式与系统 的安装质量系统管路中烟气横向冲刷锅炉省煤器管时，管束的排列方式不同，管壁的受磨损情况 也不尽相同。错列式样的管束排列受到的磨损 程度要比顺列的管束严重，下排管束磨损程度 要比上排大，并且气流自上向下攒动，灰粒将 在重力的作用下速度将有可能大于烟气的速 度，加剧颗粒冲击对管壁的磨损程度。该锅 炉省煤器为错列布置，采用规格为32X4的钢 管，管径较小，管体的刚性较差，管壁较薄， 造成实际状况下蛇形管的排列不齐，同时安装 不到位的原因，将难以保证整齐均匀的安装间 距，以上原

10、因也是导致锅炉省煤器管排中出现 烟气走廊，致使局部管壁的金属磨损状况加剧。 1.4防磨措施设置的不究善一般锅炉只是在下级锅炉省煤器两侧的U 型弯处，加装了有防磨作用的挡风板，由于下 级锅炉省煤器的高度约为3200mm,上面设置 的防磨装置对下面的U型弯处难以起到防磨 的作用，因此，下级锅炉省煤器部的U型弯 处磨损比较严重。 1.5锅炉燃烧工况的影响锅炉运行过程中的燃烧进风量过大将会 造成烟气量的加大，从而使磨损的速度增加。 通过计算可知，锅炉省煤器中过量的空气系数 由1.2增加至1.3时，管壁磨损量将增加25% 左右。二、针对磨损泄漏的建议以及对策 在锅炉大修时对锅炉省煤器进行全面的 检查，对

11、所有的弯头进行提前更换并且加装 U型的护瓦在两排弯头之间加装阻力栅栏，尽可能的 消除下级锅炉省煤器出口烟气走廊。对锅炉省 煤器管喷涂防磨的涂料，B前已有锅炉做此种 防止磨损喷漆处理，效果良好。加强对锅炉燃烧工况的调整和试验。要在 保证安全和经济的运行前提下，来保证合适的进风配比和煤粉细度控制，将煤粉细度控制在 设计值2228之间，用以改善锅炉内部的燃 烧工况，减少烟气中没有燃烧完全的燃料颗粒 含量。同时，在保证煤燃烧完全的前提下，适 当的降低风量，并定期做漏风性试验，釆取措 施，降低锅炉实际运行中的漏风率。更换竖井后墙的两级省煤器管路。从现有 状况来看，竖井后墙的锅炉省煤器管排磨损的 情况突出

12、，防磨防爆的检查难度较高，工程 处理的工作最较大，必须对其进行彻底的更 新并增加防磨管的安装排数，用以消除影响全 厂经济与安全性的事故隐患。消除竖井后墙周边的飞灰集中现象。仿照 阻流板设计，在竖井的后墙上设计类似的阻流 装置，用以消除灰过度集中的现象，保证锅 炉正常运行及时消除烟气通道中的积灰，减少由积灰 吹扬产生的过大烟气流速产生的可能，烟气通 道的积灰将可能造成烟气流通管道截面的缩 小，在烟气量较为稳定的工况下，积灰飞扬必 将导致烟气流速的增加，势必造成受热面的过 度冲刷作用明显。增大管道防磨瓦的保护范围：采取堆焊后 打磨处理，将竖井后墙周边可见范围内的管路 都覆盖上防磨瓦。 强化检査考核

13、的指标：规定锅炉煤粉细度 的合格范围为15%20%。提高煤粉细度的合 格率，降低因此产生的不良影响。三、总论由以上分析可以看出，影响锅炉省煤器泄 漏故障的因素很多，本文对故障产生原因及处 理方法进行了浅析，正确冇效的处理办法须坚 持以防为主，防治结合的原则，做到最大限度 的减少锅炉省煤器的泄漏事故，确保工厂的正 常生产，为工丨制造最大的经济效益。锅炉省煤器磨损及其防治措施介绍了影响省煤器磨损的主要因素及防止省煤器磨损的技术措施，对大唐长春第二热电有限责任公司锅 炉省煤器在运行、检修中出现的磨损问题,选择合理的烟气流速，消除局部“烟气走廊”,定期进行翻排检修，采用局 部防磨措施，有效地防止了省煤

14、器的磨损，延长了锅炉安全运行周期。省煤器是利用锅炉尾部的热烟气来加热给水的 一种热交换器，可降低排烟温度，提高锅炉效率，节 约燃料，是大型锅炉上不可缺少的一个部件。大唐长 春第二热电有限责任公司从2008年1月至2010年8月省煤器漏泄事故占“四管”漏泄事故的41.2%， 其中磨损占“四管”漏泄事故的23. 5%。省煤器的磨 损是由设计、制造、安装、运行及煤种等多方面因素 综合形成的结果，主要是飞灰磨损，磨损部位都集中 在特定的区域，在运行中省煤器磨损程度具有不可 预知的特点，使机组不能安全连续运行，增加了检修 人员的劳动强度和维修费用，造成较大的经济损失。 一、影响省煤器磨损的主要因素1.1

15、烟气流速 省煤器管壁的磨损与飞灰动能和飞灰撞击管壁 的频率成正比，飞灰动能与其速度二次方成正比，撞 击频率与其速度成正比，所以，管壁的磨损量与飞灰 的冲击速度三次方成正比关系。为了控制烟气流速不超过允许值，在尾部烟道加装烟气流速检测仪，能及时发现烟道流速情况做出调整，保证烟气流速不 超标。省煤器设计烟速最好不超过10 m/S;但如果 烟速过低，将会产生积灰，因此不能低于5 m/s。1.2飞灰浓度飞灰浓度高，灰粒撞击管壁的频率就高，磨损增 加，因此，管排磨损量与烟气中飞灰浓度成正比。烧灰分多的燃煤，磨损就相对严重，此外，飞灰浓度高 的局部区域磨损更严重。1.3灰粒特性在煤粉炉中，进入尾部烟道的烟

16、气带有大量的 飞灰粒子，由于温度较低，这些飞灰粒子都具有一定 的硬度，当烟气冲击省煤器管排时，飞灰粒子就不断 地冲击管壁，逐步地使省煤器管壁减薄。磨损中起主 要作用的是飞灰中那些较大颗粒，其次是具有足够 硬度和锐利棱角的颗粒，比球形颗粒磨损要严重许 多。灰粒磨损性能主要取决于灰中sio2的含量，当 其含量较高时，磨损显著加大。1.4管排布置与结构方式布置受热面时，考虑到管排受热膨胀间隙问题， 省煤器蛇形管弯头与炉墙之间留有一定的间隙；由 于安装时管排间距调整不均及墙体受热变形等原 因，省煤器管排与炉墙之间有40200 mm不等的 缝隙。这些位置形成“烟气走廊”，局部流动阻力小， 烟气流速大于烟

17、道断面上平均烟气速度，灰粒随之 加速。对于错列布置的管排，第2排每根管子正对第 1排两管之间，灰粒流人管排后，由于流通截面的减 小，随烟氕一起被加速后直接冲击在第2排管子上， 致使第2排的磨损量比第1排大。1.5飞灰撞击率飞灰颗粒、密度大，烟气流速快，烟气粘度小等 因素，都会增加飞灰的撞击率。飞灰撞击率越大，磨 损越严重。1.6其他因素 漏风、管子材料硬度、管壁温度、烟气成分、空气 预热器的局部堵灰、结焦使部分烟气通道堵塞等对 受热面磨损都具有一定的影响。二、防止省煤器磨损的措施2.1防止局部流速过高 较高的烟气流速有助于提高省煤器的传热系 数，节省受热面积，但阻力损失和省煤器磨损增加， 管壁

18、最大的磨损速度应小于0. 2 mm/a。降低烟气 流速的办法：扩大烟道，增加烟气流通面积；采用鳍片式省煤器。2.2控制煤粉细度 根据机组燃煤情况进行适当调整，避免因煤粉 过粗，燃烧不完全，造成飞灰中未燃尽颗粒增加而加 剧省煤器磨损。2.3在易磨损部位加防磨装置受热面管子磨损时在周界上磨损并不均匀，在 管子侧向30°60°处磨损最严重，此处的磨损量为 平均量的3倍，错列管排数量多时，第2排磨损量可 较平均值高50%。局部安装的防磨装置有：安装防磨护罩、加装保护板或均流板、安装护帘、弯头部位 用耐火料浇注、焊接防磨圆钢、安装假排等。 ' 2.4防止烟道漏风锅炉尾部烟道由

19、于其内部为负压状态，环境空 气可能通过空隙进人烟道，改变了烟道内部烟气的 理想状态，使烟气对省煤器管子进行冲刷，长时间运 行后管道磨损漏泄，高温段省煤器漏风量增加 10%，磨损速度将加快25%。重点检查管道穿墙管、 空心梁、人孔门、炉墙、伸缩节等部位。 2.5选择合理的运行工况在运行中，加强对锅炉的燃烧调整，降低飞灰可 燃物的含碳量，尽量避免锅炉超负荷运行，降低过剩 空气系数，加强设备维护，消除漏风。三、省煤器磨损治理实例3.1调整结构适当控制烟气流速大唐长春第二热电有限责任公司3、4、5、6号锅 炉省煤器采用膜式省煤器代替传统的光管省煤器， 与1、2号炉光管省煤器进行比较，磨损数量相对较 少

20、。采用膜式省煤器可增大管屏横向节距，降低烟速和阻力，使管屏总高度降低，有利于省煤器布置。于膜式省煤器管屏的绕流作用，使灰粒向气流中心 集中，最大限度地降低了飞灰对省煤器的磨损。用膜 式省煤器改造飞灰磨损严重的光管省煤器，可保证 在总吸热量不变和排烟温度不升高的前提下，在限 定的尾部空间多布置受热面。以较薄的扁钢部分代 替管材，可使承压受热元件的金属耗量减少2 6 % , 总金属耗量减少10%。 3.2定期进行翻排检修为了节省检修费用，充分利用管排钢材的使用 价值，1号炉曾于2007年进行低温段省煤器翻排检 修，将已磨损的半个圆周翻排后处于烟气流的背面， 将未经磨损的半圆周翻排后处于烟气流的正面

21、，承受烟气磨损，省煤器使用周期延长了 60%80%。 3.3避免局部“烟气走廊”产生的磨损大唐长春第二热电有限责任公司每次停炉组织 检修人员清除杂物，防止局部堵塞，对省煤器管排进 行水冲洗工作，将内部积灰冲洗干净，提高省煤器受 热面吸收、传热能力。光管省煤器管排主要调整上部 悬吊板保证管排间距均匀，下部管排吊卡调整均匀 后焊接固定，使通过省煤器的烟气趋于均匀。鳍片式 省煤器管排间距调整时，上部不但调整悬吊板而且 在悬吊板中间位置增加一道拉筋，等距焊接固定在 管排鳍片上，下方安装管排卡板，使得管排间距均 勻。在变形较严重的弯头位置增加卡板数量。通过 以上调整方法可有效避免局部“烟气走廊”产生的 磨损。3.4采用局部防磨措施a.加装边墙阻流板。在烟气走廊的人口，省煤 器管排弯头部位及缝隙较大的边墙安装阻流板，可 以增加对烟气的阻力，防止局部烟速过高。阻流板可 选厚度为3 mm、宽度不小于100 mm的碳钢板，沿阻流板宽度中心线加工妇2 mm的圆孔，开孔位置 应避开受热面管束，避免烟气冲刷管排，同时应保证 足够的烟气流通截面积。阻流板安