420 th锅炉省煤器泄漏原因分析及其改造方案探讨

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1、420t/h锅炉省煤器泄漏原因分析及其改造方案的探讨杨建球(连州发电厂，广东连州523435)   摘 要：连州发电厂420t/h燃煤锅炉投产运行了两年多，其省煤器泄漏现象相当严重。为此，对省煤器泄漏的原因进行了分析，详细分析了烟气流速、飞灰浓度和受热面布置形式等对省煤器磨损的影响。根据发电厂的实际情况，对省煤器的改造进行了探讨，提出采用膜式省煤器可以较好地解决泄漏问题，并给出具体实施方案。   关键词：省煤器；磨损；泄漏；改造   连州发电厂一期工程共有2台420t/h燃煤锅炉，哈尔滨锅炉厂

2、制造生产，分别于2000年3月和2000年8月投入生产，运行了两年多，其低温省煤器磨损泄漏现象严重，加上管子布置不合理，坏管无法更换或检修，严重危及锅炉的安全运行，因此很有必要彻底解决这两台锅炉低温省煤器的磨损泄漏问题。1省煤器原始结构   连州发电厂420t/h锅炉原低温省煤器，采用光管式、错列布置在锅炉尾部烟道。在迎气流方向的第1排、第2排管子的上方均装有Q235A材料的防磨罩，其主要参数为：管子规格ø32mm×4；横向节距90mm，纵向节距33mm；横向37排，纵向24排；对流受热面积139

3、4m2；进口和出口水温240℃，进口和出口烟温346℃；进口水速0.5m/s，平均烟速7m/s。2省煤器泄漏及磨损原因分析21省煤器泄漏原因分析   引起省煤器泄漏的主要因素有：防磨装置损坏；给水品质不合格，造成省煤器管受腐蚀；飞灰磨损；管材或焊接质量不合格；水垢、焊渣或其他杂质堵管，使部分管子出现过热损伤；给水温度变化大，或点火升压过程中补充水温度不高，使管子受到不正常的应力；省煤器再循环门使用不当；吹灰器安装不正确，使管子受到冲刷损坏等［1］。连州发电厂2台锅炉的低温省煤器磨损严重，1号炉

4、7次检查中发现72根管严重磨损，2号炉5次检查中发现53根管严重磨损。1号炉投产一年半低温省煤器因磨损爆管3次，2号炉低温省煤器因磨损爆管1次，共造成机组4次非计划停机。连州发电厂低温省煤器泄漏的主要原因是飞灰磨损。2.2省煤器磨损原因分析   飞灰气流横向冲刷省煤器管壁表面而产生的磨损过程是一种非常复杂的物理过程，就磨损最严重的区域看，磨损是因灰颗粒的冲击与切削作用引起的，尤以后者为主。省煤器的飞灰磨损程度决定于烟速、烟气温度、烟道的漏风量、烟气中的飞灰浓度、飞灰的含碳量、飞灰颗粒的硬度和强度、

5、飞灰的几何形状、沿烟道截面的速度场与飞灰浓度场的不均匀程度，以及管束的几何形状和管材的抗磨性等因素。若不考虑锅炉运行工况的影响，它们之间的关系可表示为［2］：式中：δmax——管子的最大磨损厚度；     α——飞灰磨损性系数，与煤灰的磨损性及管束的结构特性有关；     η——飞灰的管壁撞击率，试验结果表明它与飞灰的颗粒大小、气流粘性、气流速度以及管子直径有关；     m——金属抗磨性系数，碳素钢为1.0，合金钢为0.7；          κ——飞灰浓度；    βκ——飞灰浓度场分布不均匀

6、系数；    βw——烟气速度场分布不均匀系数；    t——时间；    w——飞灰速度，可视为等于烟气流速。2.2.1烟气流速的影响   连州发电厂低温省煤器的磨损是大面积的磨损，且是在锅炉运行一年后发生的，烟气流速按7m/s设计，照理说低温省煤器的磨损是不会如此严重的。为了分析低温省煤器大面积严重磨损的原因，进行了尾部烟道的烟气分布特性试验。试验数据表明，锅炉低温省煤器中间部分的烟气流速仅为3～5m/s，靠近前、后墙的烟气流速偏高，达10～11m/s［1］。烟气流速呈不均匀分布，局部烟气流速过

7、大，根据式(1)，管壁磨损厚度与烟气流速的3次方成正比，故前、后墙第1至第5排管的磨损特别严重。由于第1层管子上方装有防磨罩，故第1层管基本没有出现磨损，但部分防磨罩已被严重磨薄。经第1层管的防磨罩阻挡后，烟气流向发生了变化，直接冲刷第2层、第3层管子的侧面，使侧面严重磨损，而安装在第2层管子正上方的防磨罩基本上不起作用。2.2.2飞灰浓度的影响   连州发电厂燃烧的煤主要是湖南临武、宜章的无烟煤，原煤的灰分高达30%～40%，导致尾部烟道的飞灰浓度较高，飞灰浓度越高，对管壁的磨损就越严重。由于低

8、温省煤器靠近前、后墙的烟气流速偏高，高速烟流卷吸灰粒，使前、后墙附近的飞灰浓度进一步增大，加快了前、后墙附近管子的磨损速度。2.2.3受热面布置的影响   连州发电厂低温省煤器采用错列布置，设计每列横向节距为90mm，前、后墙第1排管与炉墙的距离为80mm。实际上由于安装不当，每列横向节距极不平均，部分管子横向节距很小，有些甚至紧靠在一起，而另外一部分管横向节距大于90mm，前、后墙第1至第5排管及中间个别管的横向节距为120～150mm。前、后墙第1排管与炉墙的距