鍋爐省煤器的設(shè)計(jì)改造

李衛(wèi)彬

【摘 要】本文以坑口電廠2#機(jī)組省煤器改造為例，對(duì)坑口電廠鍋爐省煤器頻繁漏水現(xiàn)象進(jìn)行了分析，提出了設(shè)計(jì)改造省煤器方案及實(shí)施，提高了省煤器的安全性能，降低了爆管發(fā)生的頻率，提高了坑口電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】鍋爐；光管省煤器；磨損；積灰；腐蝕

一、鍋爐存在的問(wèn)題

（1）由于煤質(zhì)比較差，煤的揮發(fā)分比較低，著火性能比較差，燃燒穩(wěn)定性變差，鍋爐爐膛溫度不穩(wěn)定，出現(xiàn)爐膛溫度忽高忽低現(xiàn)象。更有甚者出現(xiàn)點(diǎn)不著火的現(xiàn)象，爐膛溫度過(guò)低，只有再通過(guò)向爐膛投油，幫其助燃來(lái)提高其爐膛溫度。（2）積灰嚴(yán)重。原設(shè)計(jì)尾部受熱面是螺旋肋片管，燃料灰分比較大，積灰嚴(yán)重，機(jī)組剛投產(chǎn)時(shí)與設(shè)計(jì)值相比排煙溫度就高，一般情況下排煙溫度達(dá)到130℃左右，省煤器吸熱量減少，根本提高不了鍋爐的熱效率，煤中的灰分高，相對(duì)可燃成分的比例就減少，而燃燒時(shí)灰分本身的加熱和分解還要吸收熱量，灰分高的煤往往容易夾雜燒不透的可燃物，造成燃料的損失，并向大氣排放數(shù)以億計(jì)的高溫廢氣，污染環(huán)境。（3）泄漏頻繁?？涌陔姀S2#鍋爐累計(jì)運(yùn)行將近10年，有些受熱面磨損嚴(yán)重，泄漏問(wèn)題逐年增多，尤其是省煤器設(shè)計(jì)壁厚余量較小，彎頭彎曲半徑小，加工缺陷多，由于積灰嚴(yán)重，省煤器受熱不均，造成局部過(guò)熱，出現(xiàn)爆管事故。造成了電廠的檢修費(fèi)用增加。（4）排煙溫度過(guò)高，尾部受熱面的沒(méi)有很好的起到換熱的作用，煙氣溫度沒(méi)有得到很大降低，出項(xiàng)了排煙溫度過(guò)高。為了增強(qiáng)傳熱并提高結(jié)構(gòu)的緊湊性，大部分現(xiàn)在安裝的鍋爐的省煤器則采用了鰭片管、肋片管和膜式受熱面?？涌陔姀S鍋爐省煤器改造前的結(jié)構(gòu)就是肋片管結(jié)構(gòu)?？涌陔姀S2#爐原設(shè)計(jì)的省煤器是有54排（108根）φ42的螺旋肋片蛇形管組成，呈縱向錯(cuò)列逆流布置，其橫向節(jié)距

120mm，縱向節(jié)距為90mm，進(jìn)出口聯(lián)箱都布置在煙道中，加熱后的給水通過(guò)聯(lián)接管引致汽包，肋片管省煤器主要優(yōu)點(diǎn)是熱交換面積明顯增大，這對(duì)縮小省煤器的體積、減少材料消耗很有意義。主要缺點(diǎn)是積灰比較嚴(yán)重。而坑口電廠燃燒的燃料灰分比較大，省煤器積灰嚴(yán)重，造成省煤器爆管比較頻繁，影響鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。省煤器管內(nèi)水速應(yīng)維持在一定范圍內(nèi)，水速過(guò)高增加給水泵耗電量，水速過(guò)低金屬冷卻難于保證，且引起蛇形管中的空氣停滯。為此，在額定負(fù)荷下，對(duì)于非沸騰式省煤器要求水速不低于0.3m/s，對(duì)于沸騰式省煤器要求水速不應(yīng)低于1m/s。

二、省煤器爆管原因分析

（1）設(shè)計(jì)因素。一是鍋爐設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。二是設(shè)計(jì)選用受熱面系數(shù)不合理，使?fàn)t膛出口煙溫實(shí)測(cè)值比設(shè)計(jì)值高。三是省煤器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布置不合理。四是設(shè)計(jì)的煙速不合理，若設(shè)計(jì)的煙速過(guò)高，磨損嚴(yán)重。若煙速太低，飛灰易于在管壁上沉淀，所以必須保證合適的煙速。（2）從制造、安裝、維修方面的因素。一是管材本身存在缺陷、質(zhì)量差。二是安裝不合格。三是施工焊接質(zhì)量問(wèn)題。（3）運(yùn)行狀況因素。一是給水品質(zhì)不良。二是燃燒煤種偏離設(shè)計(jì)煤種。三是受熱面外部積灰加重導(dǎo)致省煤器換熱不良，加劇煙氣對(duì)管子的磨損、腐蝕。四是管束振動(dòng)，形成永久變形。

三、省煤器改造方案的設(shè)計(jì)

方案1：進(jìn)行設(shè)備大改動(dòng)，采用順列布置，順列布置增加了管數(shù)，受熱面在原有的基礎(chǔ)上增加約25%的受熱面，省煤器管圈荷重增加30%，省煤器吊掛荷重增加約32%，考慮大修后清灰方式有所改善，該方案可使省煤器出口煙溫降低15℃～

20℃。方案2：為了使設(shè)備不至于改動(dòng)太大，仍采用錯(cuò)列布置，擴(kuò)大空間，增加管數(shù)，調(diào)整縱橫向節(jié)距，其縱向節(jié)距越小，氣流擾動(dòng)越大，氣流沖刷管子背風(fēng)面的作用越強(qiáng)，管子上的積灰越少，自清灰能力越強(qiáng)，雖然錯(cuò)列布置時(shí)，在相同空間的情況下，管數(shù)減少，受熱面減少但傳熱系數(shù)較高，考慮到螺旋肋片管積灰嚴(yán)重，換熱效果不好，改進(jìn)方案主要是增加35%的受熱面，可以使省煤器的出口煙溫降低18℃～22℃，提高了鍋爐的熱效率。由于燃料灰分比較大，改成光管錯(cuò)排省煤器另外加裝了吹灰裝置，有原來(lái)的乙炔吹灰，改為超聲波吹灰。方案1雖然增加了管數(shù)及受熱面比較多，但缺點(diǎn)是完全占去了檢修空間，安裝結(jié)構(gòu)非常難受，增加了以后檢修和更換管圈的的困難；另外，省煤器吊掛荷重增加了較多，降低了其安全性，受熱面增加過(guò)多，下部的受熱面清灰效果大大下降，受熱面的利用系數(shù)也下降了很多。方案2雖然增加受熱面比較少，荷重較小，但是下部檢修空間有所改善，積灰狀況和傳熱效果也會(huì)明顯改善。該方案的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)改動(dòng)比較大，焊接要求較高，需要對(duì)原有的各種連接管、異形管結(jié)構(gòu)和吊掛支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)。在保證焊接質(zhì)量要求的前提下，方案2切實(shí)可行。

四、省煤器的改進(jìn)效果

運(yùn)行實(shí)踐證明，坑口電廠2#爐省煤器改進(jìn)效果明顯。大修竣工經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，尾部受熱面的積灰狀況明顯得到了改善，省煤器區(qū)域的煙溫降和省煤器的吸熱量均達(dá)到了改進(jìn)設(shè)計(jì)值。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]清華大學(xué)編.鍋爐原理及計(jì)算[M].科學(xué)出版社，1985

[2]馮俊凱等編.鍋爐原理及計(jì)算[M].科學(xué)出版社，1987