天鐵動力10#燃氣鍋爐熱損失原因分析與改進

何陽

（天津天鐵冶金集團動力廠，河北涉縣056404）

天鐵動力10#燃氣鍋爐熱損失原因分析與改進

何陽

（天津天鐵冶金集團動力廠，河北涉縣056404）

針對天鐵動力廠10#燃氣鍋爐排煙熱損失偏大的現(xiàn)象，分析出其產(chǎn)生原因，通過增加管壁厚度和改善焊接等措施，降低了排煙熱損傷，提高了鍋爐熱效率。

鍋爐；預熱器；熱損

1 引言

天鐵集團動力10#鍋爐于1988年投產(chǎn)。該鍋爐為單汽包自然循環(huán)SG-75/3.82-Q450型燃氣鍋爐，原設計熱效率為84.3%，保證效率為83%。經(jīng)抽查10#鍋爐2014年1月和3月熱效率，發(fā)現(xiàn)分別為80%、80.2%，低于了保證效率83%。為此對該現(xiàn)象進行分析探討，得知是由于空氣預熱器漏風，導致冷空氣從正壓側(cè)進入到了負壓煙氣側(cè)，降低了排煙溫度。因此，對10#鍋爐排煙系統(tǒng)進行改進。改進后降低了鍋爐的排煙熱損失，提高了鍋爐的熱效率，降低了生產(chǎn)成本。

2 影響排煙熱損失因素分析

目前天鐵動力廠10#鍋爐排煙熱損失的大小，主要取決于排煙體積的大小和排煙溫度的高低。其中影響排煙溫度的主要因素為受熱面結(jié)渣與受熱面內(nèi)部管壁結(jié)垢；影響排煙體積大小的主要因素為采用過量的空氣系數(shù)與鍋爐各處漏風。

2.1 受熱面結(jié)渣分析

天鐵動力廠10#鍋爐為高爐煤氣與焦爐煤氣混合燃氣爐，采用四角切圓燃燒，火嘴風管組合式燃燒器。滿負荷時，高、焦爐煤氣混合比（按熱值比）為80%～20%，折算體積為95%～5%，有效受熱面輻射原始設定值為328.01 m2。在鍋爐停爐定修期間，鍋爐檢修鉗工對爐內(nèi)受熱面進行清焦清灰，保持受熱面清潔，因此影響排煙溫度升高的受熱面積灰結(jié)渣不是影響鍋爐排煙溫度升高的主要因素。

2.2 受熱面內(nèi)部管壁結(jié)垢分析

嚴格控制鍋爐鍋水水質(zhì)指標，每日對水冷壁、省煤器內(nèi)工質(zhì)進行抽樣水檢測，保證給水品質(zhì)含鹽量＜10 mg/L，二氧化硅含量＜20 μg/L，總硬度＜3 μg當量/L，含氧量＜7 μg/L，pH值為8.5～9.2的正常范圍之內(nèi)。每次定修鍋爐時，鍋爐檢修鉗工都會打開汽包及水冷壁下聯(lián)箱手孔堵，對其內(nèi)是否結(jié)垢進行檢驗，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)有垢存在，會及時聯(lián)系上級部門對爐水形成水垢問題進行酸洗處理，因此影響排煙溫度升高的受熱面內(nèi)部結(jié)垢不是影響鍋爐排煙溫度升高的主要因素。

2.3 過量空氣系數(shù)分析

通過對10#鍋爐風門進行依次檢查，并未發(fā)現(xiàn)有風門出現(xiàn)嚴重卡澀現(xiàn)象，根據(jù)鍋爐運行工在鍋爐運行期間的操作數(shù)據(jù)反饋，也并未出現(xiàn)閥門出現(xiàn)偏差嚴重，影響控制風量的現(xiàn)象。因此，閥門本身缺陷造成過量空氣偏大的問題，也不是造成排煙溫度升高的主要因素。

2.4 鍋爐漏風分析

進行漏風試驗，找到漏風處，對10#爐引、送風機經(jīng)行單機運轉(zhuǎn)，確定合格運行，煙道及風道密閉性檢查無缺陷；逐項檢查10#爐爐膛、過熱器、省煤器、預熱器等處的人孔門，確定其密閉性良好；對10#爐一、二次風門經(jīng)行開關，確定靈活好用，開關指示到位；檢查10#爐爐墻、爐體無變形漏風。

漏風試驗一般采用冷態(tài)正壓試驗，即在鍋爐未點燃之前，啟動送風機及引風機，對鍋爐各部分進行漏風處檢驗，包括燃燒室、過熱器、省煤器一二級、空氣預熱器一二級。2014年4月在10#鍋爐定期停爐檢修期間，進行漏風試驗。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，漏風處為空氣預熱器且漏風較為嚴重。由此可見，鍋爐預熱器漏風是影響排煙熱損傷大小的主要因素。

3 空氣預熱器系統(tǒng)改進

3.1 預熱器管壁改進

當煙氣從一個非常大的空間進入預熱器管（Φ40 mm×1.5 mm）時，可看作是流體在一個邊壁突然變化的空間流過。根據(jù)流體力學的原理，煙氣流在進入管端時，煙氣流不可能突然改變方向，必然出現(xiàn)煙氣的主流與管壁脫離的現(xiàn)象，形成漩渦區(qū)，并且漩渦由下增大。煙氣含有大量的灰塵及未燃燒顆粒，長期在管端的漩渦區(qū)沖刷，從而導致預熱器管的磨損，見圖1。

圖1 煙氣對管壁的縱向沖刷

由于預熱器已投入使用，磨損的管壁無法補焊，對于漏風的部分預熱器管采取了兩端封堵的方法。而管壁磨損集中出現(xiàn)在距離管端150 mm及其以上的部位，對其它管壁完好的預熱器管采取在管端加裝200 mm長防磨套管的改進措施，厚度1.5～2 mm，增加管壁端口部位的使用厚度，延長其使用壽命。

3.2 預熱器系統(tǒng)改進

采用管式預熱器，管端與上下管板平齊，管端與管板采用焊接密封，防止漏風。由于煙氣中含有大量的灰塵和未完全燃燒的顆粒。當高溫煙氣通過預熱器管端時，對沖刷管口造成磨損，預熱器在運行一段時間之后，上管端的焊點被磨損，在應力的作用下造成開焊現(xiàn)象，冷空氣的壓力大于煙氣的壓力，就容易使未經(jīng)燃燒的空氣，從管端與管板之間的漏風處直接進入煙道，見圖2。

圖2 煙氣對焊接點的沖刷

對已經(jīng)開焊的焊口重新進行焊接，對未開焊的焊點經(jīng)行補焊，并采取對焊口進行局部熱處理的改進措施，降低焊口處的殘余應力，改善管端與管板的焊接質(zhì)量，從而降低整塊預熱器管板上存在的應力總和，延長焊點的使用壽命。

3.3 預熱器膨脹節(jié)改進

空氣預熱器膨脹節(jié)出現(xiàn)漏風缺陷是膨脹節(jié)與管箱結(jié)合處開焊，及膨脹節(jié)出現(xiàn)撕裂性創(chuàng)口造成的，除了進行補焊并更換撕裂較為嚴重的膨脹節(jié)外，還應加強焊口焊接質(zhì)量，盡量減小焊接應力對膨脹節(jié)的影響。同時采取將膨脹節(jié)由原來的一層，增為里外兩層的改進措施，當一層出現(xiàn)問題漏風之后，第二層仍能起到保護作用，大大提高防漏性能，增加使用壽命。

4 效果

通過對天鐵動力廠10#鍋爐空氣預熱器重點漏風部位經(jīng)行改進，并在以后相同工況時，對煙氣溫度及風壓系數(shù)再次經(jīng)行檢測，檢測結(jié)果見表1。

從表1中可以看出，在鍋爐運行后，雖然排煙溫度升高了，但鍋爐漏風一方面降低了受熱面的傳熱溫差，另一方面使對流傳熱增加，但總的傳熱量是減少的。在高溫煙氣處存在一定份額的煙氣輻射放熱量，漏風后，這部分熱量將減少，隨著煙溫降低，受熱面煙氣輻射放熱系數(shù)逐漸減少，因此漏風后，高溫受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)會減小。所以預熱器漏風部位改進之后會使排煙溫度略有升高，但排煙熱損失反而減小，10#鍋爐熱效率得到了提升。

表1 改進后測試結(jié)果

空氣預熱器漏風率降低后，會出現(xiàn)鍋爐排煙溫度的升高，但鍋爐熱效率仍比改造前有提高，目前10#鍋爐熱效率為81.2%，超過了之前的80%。

5 結(jié)束語

通過對鍋爐空氣預熱器漏風進行分析改進，降低了預熱器漏風率，雖然排煙溫度略有提高，但排煙熱損失則反而略有下降，可以達到提高鍋爐熱效率的目的。

Cause Analysis and Improvement on Thermal Loss of Fuel Gas Fired Boiler 10 at Tiantie Power Plant

HE Yang
(Power Plant,Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province 056404,China)

The author analyzes and finds out the cause for the big thermal loss of fume exhausting at fuel gas fired boiler 10 at Tiantie Power Plant.The fume exhausting thermal loss is reduced and boiler thermal efficiency improved by measures of increasing pipe wall thickness and improving welding.

boiler;preheater;thermal loss

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.06.017

2014-06-02

2014-06-24

何陽（1985—），男，主要從事冶金設備技術管理工作。