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650 t/h直流锅炉省煤器改造技术

发布时间：2009/6/10 阅读次数：1543 字体大小: 【小】【中】【大】

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神头第一发电厂三期4台锅炉系捷克斯洛伐克共和国土尔马其锅炉厂制造的水平围绕上升管圈型（拉姆辛式）亚临界直流锅炉，型号为PG650，于1985～1988年相继投入运行。

据统计：1992年4台锅炉省煤器爆管泄漏24次，占锅炉泄漏的64.7%；1993年1～8月锅炉泄漏52次；1994年1～8月为42次。省煤器爆管成为影响电厂安全生产的主要问题。

1省煤器磨损问题分析

1.1结构布置问题

650 t/h直流锅炉在尾部竖井标高35～39 m处布置一组规格为ø32 mm×4.5 ｍｍ、受热面积为4 700 m²的省煤器。省煤器为单管圈结构，共有332排管平行于两侧墙、垂直于前后墙错列布置，省煤器垂直前后墙布置是不合理的。

1.2悬吊问题

横向间距为75 ｍｍ，纵向间距为45 ｍｍ，每片管长8.05 ｍ，高1.5 ｍ，每片管靠4个悬吊卡挂于上部受热面。此悬挂结构使省煤器第3管片中心线不在75/2＝37.5 ｍｍ处，每个管片与左右相邻的管片中心距离一边为40 ｍｍ，另一边为35 ｍｍ。这将使管子两边冲刷不均匀，局部磨损加剧。这种结构在国内少见，是不合理的。

1.3烟速问题

该炉设计燃料为平朔烟煤，，A_y高达37%，原设计烟速为8.28 m/s（烟气流通面积为59.8 m²），实际烟气流通面积为56.57 m²，折算设计烟速为8.75 m/s。设计排烟温度为141 ℃，考虑到实际运行时排烟温度高达180～190 ℃且煤质有变化，实际烟速为 9 m/s左右，比设计烟速高出很多。

2解决省煤器磨损的方案分析

2.1产生磨损的主要因素分析

通过对650 t/h直流炉的实际运行情况综合分析，得出导致该炉产生磨损的主要因素有2个。

a. 烟气流速这是产生磨损的最主要因素，因为磨损速度与烟速成3.3次方关系，该直流炉烟速高达9 m/s。如果将烟速由9 m/s降到7 m/s，磨损速度将降低56.4%。

b. 烟气速度不均性及飞灰浓度不均性磨损速度除与烟速成3.3次方关系外，还与飞灰浓度成线性关系。从大量的现场第一手资料中看出，由于烟气走廊宽又没有消除措施，再加上尾部烟道布置的原因都造成了严重的烟速不均及飞灰浓度不均，故造成局部磨损加剧，省煤器管爆破泄漏频繁。

2.2降低烟速的可行性方案

可采用光管省煤器来降低烟速；但由于空间限制，受热面减少，排烟温度升高，为此，在省煤器改造方案中，通常采用扩展受热面来增加受热面积，以使排烟温度不致升高。根据该锅炉燃煤特性和灰分特性分析，采用膜式省煤器或鳍片式省煤器较好。这两种结构可使飞灰向管排中间集中，故在结构上有减轻磨损的作用。鳍片式省煤器易制造且不像膜式省煤器那样连成一片而产生热应力。因此建议采用鳍片式省煤器，烟速宜控制在7 m/s左右。

2.3省煤器横向间距S₁与支吊分析

烟速控制在7 m/s，S₁为114 mm，但该锅炉省煤器支吊由灯笼管承担，而灯笼管横向间距为150 mm，S₁定为114 mm，支吊结构较复杂，从支吊考虑S₁选定120 mm或100 mm为宜。

2.4鳍片式省煤器管圈结构分析

a. 设计为单管圈，计算出水速为1.66 m/s，省煤器水侧压力降为0.33 MPa。

b. 省煤器拉稀疏后，S₁按120 mm计算，管子根数为206根。若采用单管圈，水速为2.67 m/s，阻力为0.857 MPa（结构相同）。

c. 采用双管圈结构，水速为1.335 m/s，阻力为0.213 MPa（结构相同），因此建议采用该结构。

3省煤器改造方案的确定

3.1确定省煤器改造方案

通过各种情况的综合分析，对改造方案的影响因素进行筛选归类，最后从省煤器布置式，扩展受热面型式，省煤器下联箱位置，横向间距S₁、纵向间距S₂及蛇形管纵向排数等几个主要方面确定省煤器改造的具体方案。

通过对上述因素不同组合方案的分析比较，选出8种较优方案，再对设计条件和实际运行中较坏情况的16种省煤器改造方案进行热力计算。对计算结果及省煤器悬吊承重等外围限制条件等因素综合分析筛选，最后确定最优的省煤器改造实施方案为：鳍片式省煤器垂直前墙错列布置、纵向排数为48排、S₁为120 mm、S₂为45 mm、共206片蛇形管、省煤器下联箱外移至后前墙外。

3.2计算结果及分析

改造方案与改造前计算结果及比较见表1、表2。

从总的比较结果看，改造方案不论在一般工况还是在设计工况下，烟速降低近2 m/s，使用寿命增加2倍多，省煤器出口水温升高1～2 ℃,省煤器给水流量增加2.5～3.065 t/h，排烟温度降低4～5 ℃,水速下降，水侧阻力下降0.062 MPa。

4省煤器改造中采取的防磨措施

省煤器改造的主要目的是减轻磨损，提高锅炉设备的安全性、可靠性，当然还要兼顾经济性。而导致省煤器磨损的主要因素是烟气流速、飞灰浓度、灰粒的物理化学性质以及受热面的布置与结构特性（影响飞灰的浓度场和烟气的流速场），此外还有运行工况。为使省煤器改造达到较好的效果，在深入的防磨调查研究与分析的基础上，结合650 t/h直流锅炉改造的具体情况，采用了如下防磨措施。

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4.1增大横向间距，降低烟速

通过改为鳍片式省煤器，在保证换热量的前提下，横向间距S₁由原来的75 mm增加到120 mm，烟速由原来的9 m/s左右降低到7 m/s左右，磨损减少，使用寿命提高2倍以上。

4.2加装鳍片

将光管式省煤器改成鳍片式省煤器，烟速降低、使用寿命提高；同时，由于加装鳍片，形成附面层，可进一步减少磨损，提高使用寿命。

4.3增加省煤器上部4层管壁厚度，提高抗磨性能

众所周知，在错列布置的对流受热面中，前3～4排管磨损严重，特别是第2、3排。为此省煤器上部4层管子壁厚由4.5 mm改为5.5 mm，提高抗磨性能，延长使用寿命。

4.4增设单管防磨瓦板

为了减轻局部磨损、提高防磨能力，在蛇形管弯头、穿墙管以及与上联箱连接等管段处，加装了单管防磨瓦板，防磨瓦板覆盖140°～150°圆心角。角度小起不到防磨作用，角度过大瓦板有可能变形引起局部磨损。

4.5省煤器悬吊结构改造

对于原扁钢吊钩结构不合理、造成左右两侧管片不等距的问题，改用管夹悬吊结构来解决。

4.6加装管片定位拉筋

为了消除或减少在安装、运行中管片之间可能形成的不等距及蛇形管振动，加装了管片定位拉筋。

4.7加装均流隔断箱

由于烟气走廊引起的省煤器磨损是磨损中较突出的问题，在省煤器的改造中要引起足够的重视。从根本上讲，防止烟气走廊的磨损，主要是减少烟速不均性，适当增加烟气走廊处的流动阻力，降低其烟速，使整个截面烟速均匀。

在650 t/h直流锅炉省煤器四周烟道壁上布置有低温过热器管和联箱，使得省煤器布置受到限制，从而在蛇形管四周形成290 mm的烟气走廊。如果将四周的烟气走廊封住，一方面被封的低温过热器受热面得不到热量，影响汽水系统，另一方面会造成省煤器入口处的烟气流速不均。省煤器管片有 2 m多高，如果只在出口处增加阻断措施，在省煤器中部的烟气走廊却无法消除。为此省煤器入口四周安装均流板，烟气走廊采取隔断方式，即加装均流隔断箱，较好地解决了传热防磨等问题。

4.8加装后置导流板

在省煤器出口的1.5 m处烟道有一个90°的急转弯，这种烟道形式会使省煤器段的烟气速度场形成较严重的不均匀分布，使得省煤器、低温过热器管及低温过热器下联箱和烟道局部磨损加剧。为此，设计安装了后置导流板以均匀烟气速度场。

4.9减少漏风

漏风增加不但会造成排烟温度升高、锅炉效率下降，还会造成尾部对流受热面总的烟气量增加、烟速升高、磨损加大。#5炉的漏风是比较严重的，因而要尽量减少漏风；为此在省煤器穿墙管结构上采取了一些措施，使其密封性得到提高。

5省煤器改造效果

省煤器改造后机组运行稳定，达到了预期目的。该厂对锅炉进行了热效率试验，测试结果与改造方案计算结果非常吻合，见表3。

实际运行排烟温度由改造前的170～180 ℃降低为155 ℃，降低了20 ℃左右。自1996年初#5炉改造完成并投运以来的近五年半时间里，省煤器发生泄漏仅2次，经查实为制造安装质量问题。

由于^#5炉改造成功，取得了很好的经济效益，该厂又先后对另外3台650 t/h捷制直流锅炉进行了改造，同样取得了较好的效果。

参考文献

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［1］李永华，闫顺林，刘志敏.锅炉采用膜式省煤器方案的研究［J］.华北电力学院学报,1993,(2). 

［2］岑可法，樊建人，池作和，等.锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算［M］.北京：科学出版社，1994.

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