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文檔簡介

1、省煤器設(shè)計中的問題一、省煤器的作用及種類1.1省煤器的作用省煤器是汽水系統(tǒng)中的承壓部件,其任務(wù)是利用鍋爐尾部煙氣的熱量加熱鍋爐給水。鍋爐采用省煤器后,會帶來以下好處:a. 節(jié)省材料。在現(xiàn)代鍋爐中,燃料燃燒生成的高溫?zé)煔?,雖經(jīng)水冷壁,過熱器和再熱器的吸熱,但其溫度還很高,如直接排入大氣,將造成很大的熱損失。在鍋爐尾部裝設(shè)省煤器后,利用給水吸收煙氣熱量,可降低排煙溫度,減少排煙熱損失,提高鍋爐效率,因而節(jié)省燃料。省煤器的名稱也就由此而來。b. 改善了汽包的工作條件。由于采用省煤器,提高了進(jìn)入汽包的給水溫度,減少了汽包壁與進(jìn)水之間的溫度差,也就減少了因溫度差而引起的熱應(yīng)力。從而改善了汽包的工作條件,

2、延長了使用壽命。c. 降低了鍋爐造價。由于給水進(jìn)入蒸發(fā)受熱面之前,先在省煤器中加熱,這樣減少了水災(zāi)蒸發(fā)受熱面中的吸熱量。這就由管徑較小、管壁較薄、價格較低的省煤器受熱面代替了一部分管徑較大、管壁較厚、價格較高的蒸發(fā)受熱面,從而降低了鍋爐造價。 因此,省煤器已是現(xiàn)代鍋爐中不可缺少的部件。1.2省煤器的種類省煤器按使用材料可分為鑄鐵省煤器和鋼管省煤器。鑄鐵省煤器強度低,不能承受高壓,但耐磨耐腐蝕性較好,通常用在小容量鍋爐上。目前,大容量鍋爐廣泛采用鋼管省煤器,其優(yōu)點是強度高,能承受沖擊,工作可靠;同時傳熱性能好,重量輕,體積小,價格低廉。缺點是耐磨耐腐蝕性較差。二、鋼管式省煤器1,鋼管式省煤器的結(jié)

3、構(gòu)鋼管式省煤器結(jié)構(gòu)是由許多并列的管徑為4251mm蛇形管與進(jìn)、出口聯(lián)箱組成。為使省煤器受熱面結(jié)構(gòu)緊湊,應(yīng)力求減少管間距。省煤器管束的縱向節(jié)距s2受管子的最小彎曲半徑的限制。當(dāng)管子彎曲時,彎頭的外側(cè)管壁將變薄。彎曲半徑愈小,外壁就愈薄,管壁強度降低的就愈多。通常,采用錯列布置時,采用s1/d=22.5,s2/d=11.5;采用順列布置時,s1/d=22.5,s2/d=2。 為便于檢修,省煤器組的高度是有限制的。當(dāng)管子為緊密布置(s2/d1.5)時,管組的高度不得大于1m;布置教稀時,則不得大于1.5m。如果省煤器受熱面較多,沿?zé)煔庑谐痰母叨容^大時,就應(yīng)將它分成幾個管組。管組之間留有高度不小于60

4、0800mm的空間。省煤器和其相鄰的空氣預(yù)熱器間的空間高度應(yīng)不小于8001000mm,以便進(jìn)行檢修和清除受熱面上的積灰。 省煤器一般多臥式布置在尾部煙道中。這既有利于停爐排除積水、減輕停爐期間的腐蝕;也有利于改善傳熱,節(jié)約金屬。其工作原理是水災(zāi)蛇形管內(nèi)自下而上流動,煙氣在管外自上而下橫向沖刷管壁,以實現(xiàn)煙氣與給水之間的熱量交換。這種換熱方式,由于水在蛇形管內(nèi)自下而上流動便于排除空氣,從而避免引起局部的氧氣腐蝕。煙氣在管外自上而下流動,這不但有助于吹灰,還使煙氣與水呈逆向流動,從而增大傳熱平均溫差,有利于對流傳熱。 大部分的省煤器都采用光管式受熱面。但為了增強傳熱并提高結(jié)構(gòu)的緊湊性,有相當(dāng)一部分

5、鍋爐的省煤器則采用了鰭片管、肋片管、模式受熱面等的結(jié)構(gòu)。在金屬耗量相等,且通風(fēng)耗能也相等的情況下,焊有矩形鰭片的受熱面體積要比光管受熱面的體積小25%30%。而采用軋制鰭片管的省煤器,其外形尺寸可縮小40%50%。 膜片式省煤器的受熱面是由在蛇形管直段部分焊有連續(xù)的鋼條制作而成,扁剛條的厚度23mm。膜式省煤器的傳熱效果比光管省煤器好,且在同樣傳熱情況下,前者的金屬耗量要少,運行中可靠性也較高。 肋片管省煤器是在光管的外表面焊上環(huán)狀或螺旋狀肋片而制成的。這類省煤器傳熱面積增加幅度比鰭片和膜片式大、傳熱系數(shù)高,但當(dāng)燃煤灰黏結(jié)性較強時,易出現(xiàn)堵灰現(xiàn)象,一般可用于灰分不黏結(jié)的燃料。鍋爐省煤器泄漏的原

6、因與解決方法分析鍋爐連續(xù)出現(xiàn)省煤器泄漏事故,嚴(yán)重影響到機組的安全經(jīng)濟運行.為此對省煤器泄漏的原因進(jìn)行分析,加大對煤粉細(xì)度的控制力 度,增加了外側(cè)鍋爐省煤器的防磨瓦面積,提高了機組安全經(jīng)濟運行水平.本文對鍋爐省煤器泄漏主要原因和機理進(jìn)行了分析,并提出了預(yù) 防措施本文以電廠常用的高溫高壓鍋爐為例,此 鍋爐采用懸掛型布置,配置貞流型燃燒器,燃 燒器按四角布置,采用煤粉懸浮式燃燒。此鍋 爐已投產(chǎn)近10年,已經(jīng)累計運行了超過2萬 小時。 該鍋爐配備的省煤器是非沸騰式的,為錯 列式布置,分為上下兩級,此省煤器與鍋爐的 空氣預(yù)熱器進(jìn)行交叉布置。下級鍋爐省煤器分 為4組沿著煙道的豎井深度和寬度的方向中 心線進(jìn)

7、行對稱型布置。 下級鍋爐省煤器管共有 132片,分為264根,它的規(guī)格為32X4,它 的管材為20G。 、泄漏的原因分析 1.1煙氣走廊 下級鍋爐省煤器兩側(cè)的U型彎處有煙氣 走廊,經(jīng)實測,兩側(cè)的U型彎處之間的距離 約為80mm,比初始設(shè)計值21imn大了很多,同 時比省煤器距離前后墻的距離初始設(shè)計值 60nm也大了 20mm。由于煙氣走廊的阻力極小, 煙氣的流速比較大,通過計算可知,煙氣的流 速在鍋爐下級省煤器的出口比上級鍋爐省煤 器的入口大了 30%左右d因為系統(tǒng)的管子是金 屬材質(zhì),金屬的磨損量與煙氣的流速三次方成正比例關(guān)系,所以,在兩側(cè)U型彎管處的磨損 更加嚴(yán)重。另外在制彎頭的時候,彎頭的

8、壁厚 比直管處薄,壁厚小于4 mm,上述一系列原 因?qū)е洛仩t省煤器管子的彎頭迎風(fēng)面位置更 加容笏發(fā)生磨損泄漏事故。 1.2實際應(yīng)用的燃料性質(zhì)與設(shè)計值差異 煙氣流動的過程中起到磨損作用的是煙氣中那些較大顆粒的飛灰,并且磨損的程度與 總灰量密切相關(guān)??偦伊吭酱?,灰粒對于省煤 器管的撞擊次數(shù)也越多,管壁的磨損程度越 嚴(yán)重,而總灰量由燃料灰分和燃料的低位發(fā)熱 量決定。該鍋爐的設(shè)計煤種的基灰分為24.26%, 而實際燃燒的煤種應(yīng)用基灰分約為39.50%; 煤粉的細(xì)度)設(shè)計值為2228,但實際煤粉的 細(xì)度在30左右,這兩項參數(shù)均與設(shè)計的煤種 有較大的偏差p煤粉較粗、灰分較大,直接導(dǎo) 致了灰粒和沒有燃燒完全

9、的燃料顆粒成倍增 多,實際煙氣中飛灰的濃度增大,這一原因也 加劇了對鍋爐省煤器管路的磨損a1.3鍋爐省煤器管束的排列方式與系統(tǒng) 的安裝質(zhì)量系統(tǒng)管路中煙氣橫向沖刷鍋爐省煤器管時,管束的排列方式不同,管壁的受磨損情況 也不盡相同。錯列式樣的管束排列受到的磨損 程度要比順列的管束嚴(yán)重,下排管束磨損程度 要比上排大,并且氣流自上向下攢動,灰粒將 在重力的作用下速度將有可能大于煙氣的速 度,加劇顆粒沖擊對管壁的磨損程度。該鍋 爐省煤器為錯列布置,采用規(guī)格為32X4的鋼 管,管徑較小,管體的剛性較差,管壁較薄, 造成實際狀況下蛇形管的排列不齊,同時安裝 不到位的原因,將難以保證整齊均勻的安裝間 距,以上原

10、因也是導(dǎo)致鍋爐省煤器管排中出現(xiàn) 煙氣走廊,致使局部管壁的金屬磨損狀況加劇。 1.4防磨措施設(shè)置的不究善一般鍋爐只是在下級鍋爐省煤器兩側(cè)的U 型彎處,加裝了有防磨作用的擋風(fēng)板,由于下 級鍋爐省煤器的高度約為3200mm,上面設(shè)置 的防磨裝置對下面的U型彎處難以起到防磨 的作用,因此,下級鍋爐省煤器部的U型彎 處磨損比較嚴(yán)重。 1.5鍋爐燃燒工況的影響鍋爐運行過程中的燃燒進(jìn)風(fēng)量過大將會 造成煙氣量的加大,從而使磨損的速度增加。 通過計算可知,鍋爐省煤器中過量的空氣系數(shù) 由1.2增加至1.3時,管壁磨損量將增加25% 左右。二、針對磨損泄漏的建議以及對策 在鍋爐大修時對鍋爐省煤器進(jìn)行全面的 檢查,對

11、所有的彎頭進(jìn)行提前更換并且加裝 U型的護瓦在兩排彎頭之間加裝阻力柵欄,盡可能的 消除下級鍋爐省煤器出口煙氣走廊。對鍋爐省 煤器管噴涂防磨的涂料,B前已有鍋爐做此種 防止磨損噴漆處理,效果良好。加強對鍋爐燃燒工況的調(diào)整和試驗。要在 保證安全和經(jīng)濟的運行前提下,來保證合適的進(jìn)風(fēng)配比和煤粉細(xì)度控制,將煤粉細(xì)度控制在 設(shè)計值2228之間,用以改善鍋爐內(nèi)部的燃 燒工況,減少煙氣中沒有燃燒完全的燃料顆粒 含量。同時,在保證煤燃燒完全的前提下,適 當(dāng)?shù)慕档惋L(fēng)量,并定期做漏風(fēng)性試驗,釆取措 施,降低鍋爐實際運行中的漏風(fēng)率。更換豎井后墻的兩級省煤器管路。從現(xiàn)有 狀況來看,豎井后墻的鍋爐省煤器管排磨損的 情況突出

12、,防磨防爆的檢查難度較高,工程 處理的工作最較大,必須對其進(jìn)行徹底的更 新并增加防磨管的安裝排數(shù),用以消除影響全 廠經(jīng)濟與安全性的事故隱患。消除豎井后墻周邊的飛灰集中現(xiàn)象。仿照 阻流板設(shè)計,在豎井的后墻上設(shè)計類似的阻流 裝置,用以消除灰過度集中的現(xiàn)象,保證鍋 爐正常運行及時消除煙氣通道中的積灰,減少由積灰 吹揚產(chǎn)生的過大煙氣流速產(chǎn)生的可能,煙氣通 道的積灰將可能造成煙氣流通管道截面的縮 小,在煙氣量較為穩(wěn)定的工況下,積灰飛揚必 將導(dǎo)致煙氣流速的增加,勢必造成受熱面的過 度沖刷作用明顯。增大管道防磨瓦的保護范圍:采取堆焊后 打磨處理,將豎井后墻周邊可見范圍內(nèi)的管路 都覆蓋上防磨瓦。 強化檢査考核

13、的指標(biāo):規(guī)定鍋爐煤粉細(xì)度 的合格范圍為15%20%。提高煤粉細(xì)度的合 格率,降低因此產(chǎn)生的不良影響。三、總論由以上分析可以看出,影響鍋爐省煤器泄 漏故障的因素很多,本文對故障產(chǎn)生原因及處 理方法進(jìn)行了淺析,正確冇效的處理辦法須堅 持以防為主,防治結(jié)合的原則,做到最大限度 的減少鍋爐省煤器的泄漏事故,確保工廠的正 常生產(chǎn),為工丨制造最大的經(jīng)濟效益。鍋爐省煤器磨損及其防治措施介紹了影響省煤器磨損的主要因素及防止省煤器磨損的技術(shù)措施,對大唐長春第二熱電有限責(zé)任公司鍋 爐省煤器在運行、檢修中出現(xiàn)的磨損問題,選擇合理的煙氣流速,消除局部“煙氣走廊”,定期進(jìn)行翻排檢修,采用局 部防磨措施,有效地防止了省煤

14、器的磨損,延長了鍋爐安全運行周期。省煤器是利用鍋爐尾部的熱煙氣來加熱給水的 一種熱交換器,可降低排煙溫度,提高鍋爐效率,節(jié) 約燃料,是大型鍋爐上不可缺少的一個部件。大唐長 春第二熱電有限責(zé)任公司從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%, 其中磨損占“四管”漏泄事故的23. 5%。省煤器的磨 損是由設(shè)計、制造、安裝、運行及煤種等多方面因素 綜合形成的結(jié)果,主要是飛灰磨損,磨損部位都集中 在特定的區(qū)域,在運行中省煤器磨損程度具有不可 預(yù)知的特點,使機組不能安全連續(xù)運行,增加了檢修 人員的勞動強度和維修費用,造成較大的經(jīng)濟損失。 一、影響省煤器磨損的主要因素1.1

15、煙氣流速 省煤器管壁的磨損與飛灰動能和飛灰撞擊管壁 的頻率成正比,飛灰動能與其速度二次方成正比,撞 擊頻率與其速度成正比,所以,管壁的磨損量與飛灰 的沖擊速度三次方成正比關(guān)系。為了控制煙氣流速不超過允許值,在尾部煙道加裝煙氣流速檢測儀,能及時發(fā)現(xiàn)煙道流速情況做出調(diào)整,保證煙氣流速不 超標(biāo)。省煤器設(shè)計煙速最好不超過10 m/S;但如果 煙速過低,將會產(chǎn)生積灰,因此不能低于5 m/s。1.2飛灰濃度飛灰濃度高,灰粒撞擊管壁的頻率就高,磨損增 加,因此,管排磨損量與煙氣中飛灰濃度成正比。燒灰分多的燃煤,磨損就相對嚴(yán)重,此外,飛灰濃度高 的局部區(qū)域磨損更嚴(yán)重。1.3灰粒特性在煤粉爐中,進(jìn)入尾部煙道的煙

16、氣帶有大量的 飛灰粒子,由于溫度較低,這些飛灰粒子都具有一定 的硬度,當(dāng)煙氣沖擊省煤器管排時,飛灰粒子就不斷 地沖擊管壁,逐步地使省煤器管壁減薄。磨損中起主 要作用的是飛灰中那些較大顆粒,其次是具有足夠 硬度和銳利棱角的顆粒,比球形顆粒磨損要嚴(yán)重許 多?;伊Dp性能主要取決于灰中sio2的含量,當(dāng) 其含量較高時,磨損顯著加大。1.4管排布置與結(jié)構(gòu)方式布置受熱面時,考慮到管排受熱膨脹間隙問題, 省煤器蛇形管彎頭與爐墻之間留有一定的間隙;由 于安裝時管排間距調(diào)整不均及墻體受熱變形等原 因,省煤器管排與爐墻之間有40200 mm不等的 縫隙。這些位置形成“煙氣走廊”,局部流動阻力小, 煙氣流速大于煙

17、道斷面上平均煙氣速度,灰粒隨之 加速。對于錯列布置的管排,第2排每根管子正對第 1排兩管之間,灰粒流人管排后,由于流通截面的減 小,隨煙氕一起被加速后直接沖擊在第2排管子上, 致使第2排的磨損量比第1排大。1.5飛灰撞擊率飛灰顆粒、密度大,煙氣流速快,煙氣粘度小等 因素,都會增加飛灰的撞擊率。飛灰撞擊率越大,磨 損越嚴(yán)重。1.6其他因素 漏風(fēng)、管子材料硬度、管壁溫度、煙氣成分、空氣 預(yù)熱器的局部堵灰、結(jié)焦使部分煙氣通道堵塞等對 受熱面磨損都具有一定的影響。二、防止省煤器磨損的措施2.1防止局部流速過高 較高的煙氣流速有助于提高省煤器的傳熱系 數(shù),節(jié)省受熱面積,但阻力損失和省煤器磨損增加, 管壁

18、最大的磨損速度應(yīng)小于0. 2 mm/a。降低煙氣 流速的辦法:擴大煙道,增加煙氣流通面積;采用鰭片式省煤器。2.2控制煤粉細(xì)度 根據(jù)機組燃煤情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,避免因煤粉 過粗,燃燒不完全,造成飛灰中未燃盡顆粒增加而加 劇省煤器磨損。2.3在易磨損部位加防磨裝置受熱面管子磨損時在周界上磨損并不均勻,在 管子側(cè)向30°60°處磨損最嚴(yán)重,此處的磨損量為 平均量的3倍,錯列管排數(shù)量多時,第2排磨損量可 較平均值高50%。局部安裝的防磨裝置有:安裝防磨護罩、加裝保護板或均流板、安裝護簾、彎頭部位 用耐火料澆注、焊接防磨圓鋼、安裝假排等。 ' 2.4防止煙道漏風(fēng)鍋爐尾部煙道由

19、于其內(nèi)部為負(fù)壓狀態(tài),環(huán)境空 氣可能通過空隙進(jìn)人煙道,改變了煙道內(nèi)部煙氣的 理想狀態(tài),使煙氣對省煤器管子進(jìn)行沖刷,長時間運 行后管道磨損漏泄,高溫段省煤器漏風(fēng)量增加 10%,磨損速度將加快25%。重點檢查管道穿墻管、 空心梁、人孔門、爐墻、伸縮節(jié)等部位。 2.5選擇合理的運行工況在運行中,加強對鍋爐的燃燒調(diào)整,降低飛灰可 燃物的含碳量,盡量避免鍋爐超負(fù)荷運行,降低過剩 空氣系數(shù),加強設(shè)備維護,消除漏風(fēng)。三、省煤器磨損治理實例3.1調(diào)整結(jié)構(gòu)適當(dāng)控制煙氣流速大唐長春第二熱電有限責(zé)任公司3、4、5、6號鍋 爐省煤器采用膜式省煤器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光管省煤器, 與1、2號爐光管省煤器進(jìn)行比較,磨損數(shù)量相對較 少

20、。采用膜式省煤器可增大管屏橫向節(jié)距,降低煙速和阻力,使管屏總高度降低,有利于省煤器布置。于膜式省煤器管屏的繞流作用,使灰粒向氣流中心 集中,最大限度地降低了飛灰對省煤器的磨損。用膜 式省煤器改造飛灰磨損嚴(yán)重的光管省煤器,可保證 在總吸熱量不變和排煙溫度不升高的前提下,在限 定的尾部空間多布置受熱面。以較薄的扁鋼部分代 替管材,可使承壓受熱元件的金屬耗量減少2 6 % , 總金屬耗量減少10%。 3.2定期進(jìn)行翻排檢修為了節(jié)省檢修費用,充分利用管排鋼材的使用 價值,1號爐曾于2007年進(jìn)行低溫段省煤器翻排檢 修,將已磨損的半個圓周翻排后處于煙氣流的背面, 將未經(jīng)磨損的半圓周翻排后處于煙氣流的正面

21、,承受煙氣磨損,省煤器使用周期延長了 60%80%。 3.3避免局部“煙氣走廊”產(chǎn)生的磨損大唐長春第二熱電有限責(zé)任公司每次停爐組織 檢修人員清除雜物,防止局部堵塞,對省煤器管排進(jìn) 行水沖洗工作,將內(nèi)部積灰沖洗干凈,提高省煤器受 熱面吸收、傳熱能力。光管省煤器管排主要調(diào)整上部 懸吊板保證管排間距均勻,下部管排吊卡調(diào)整均勻 后焊接固定,使通過省煤器的煙氣趨于均勻。鰭片式 省煤器管排間距調(diào)整時,上部不但調(diào)整懸吊板而且 在懸吊板中間位置增加一道拉筋,等距焊接固定在 管排鰭片上,下方安裝管排卡板,使得管排間距均 勻。在變形較嚴(yán)重的彎頭位置增加卡板數(shù)量。通過 以上調(diào)整方法可有效避免局部“煙氣走廊”產(chǎn)生的 磨損。3.4采用局部防磨措施a.加裝邊墻阻流板。在煙氣走廊的人口,省煤 器管排彎頭部位及縫隙較大的邊墻安裝阻流板,可 以增加對煙氣的阻力,防止局部煙速過高。阻流板可 選厚度為3 mm、寬度不小于100 mm的碳鋼板,沿阻流板寬度中心線加工婦2 mm的圓孔,開孔位置 應(yīng)避開受熱面管束,避免煙氣沖刷管排,同時應(yīng)保證 足夠的煙氣流通截面積。阻流板安

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