螺旋肋片管省煤器的防磨特性及优化设计

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1、No4^(>v.2(XX)第4期2000年11月文章编号:CN23-1249(2000)04-0039-03螺旋肋片管省煤器的防磨特性及优化设计张新生I,李培生I,蔡铠I,李虹2(I.武汉水利电力大学，湖北武汉430077；2.武汉市汉阳区建筑监管站湖北武汉430072)摘要:分析了螺旋肋片管省煤器的防磨机理，并采用DSFD法对其结构进行了优化计算，可为省煤器的设计和改造提供参考。关键词:省煤器；懷损；优化;螺旋肋片管；DSFD法中图分类号:TG223.33文献标识码:AConstructionOptimizationandAnti-abrasi

2、onPropertyofSpiral-finned-tubeEconomizerZIIANGXin-sheng1；LIPei-.sheng1；CAIKai,I」Hong1Abstract:Inthispaper,thereasonsandlawsofecnomizerabrasionarediscussed,andDSFDoptimizationmethodisusedinconslmctioncalculation・Theconclusioncanbedrawnthatspiral-linned-tul>eeconomizerhasgreat

3、advantagesoverbare-tubeecnomizerinanti・ab「asi(mandheattransfer.Soitcangivesomeconstmctiveadviceforeconomizerdesigningandcalculating.Keywords*economizer；abrasion；optimization；spiral-fimed-tube；DSFDmethod收稿日期:2000-07-13万方数据0引言煤粉锅炉的燃烧产物中含冇大量飞灰粒子,这些粒了以极高的速度流经尾部烟道屮的对流受热面时，由于温度降低、硬

4、度增大,对管壁造成剧烈磨损。在燃用多灰粉劣质燃料时，这种现象尤为突出，严重影响了锅炉的安全运行。为防止省煤器磨损,人们采取了很多措施，其中，用具有扩展受热面的螺旋肋片管代替光管对省煤器进行改造，实践证明是一种可行的方案。螺旋肋片管省煤器的防磨性能除与飞灰特性有关以外,还和螺旋肋片高度、间距、管径及管了排列方式等有关。针对以上结构尺寸进行优化设计,对省煤器的防磨改造十分重要。为此，本文建立了螺旋肋片管省煤器的结构优化数学模型，并以SG400-140/540锅炉省煤器为例，対儿种不同的防磨改造方案进行了比较，可为火电厂锅炉省煤器的设计和改造提供参考。

5、1螺旋肋片管式省煤器的防磨机理分析由于烟气的速度场不均匀性及其所含固体颗粒浓度场的不均匀性，含灰气流对受热面的磨损也是不均匀的。这不仅表现在烟道截面不同，部位的受热面幣损不均，而且沿管壁周界幣损也是不均匀的。研究表明，最大磨损应发生在气流速度最大及飞灰浓度最大处，可用下式计算⑴:九=aqm（B屮）（恥〉）3,22CDCi3CtT式中：&——灰粒磨损性系数,与煤种及灰粒温度有关；7灰粒对管子的撞击率,%；加一属抗磨系数，与材料有关，对碳钢取1；C“——考虑灰粒分布规律影响的系数；ci3一考虑气流冲刷角度影响的系数，垂直冲刷取1；G——考虑壁温对抗磨

6、性影响的系数;0“——飞灰浓度不均匀系数；仇烟气速度,m/s；Z——磨损时间,S。从上式可见，在飞灰特性及受热面材质等参数一定的情况下，最大磨损量讥与烟速e的3.22次方有关。因此，降低烟速有利于降低磨损。但对光管省煤器而言，烟速降低，将意味着烟气侧换热热阻增大,无法将给水加热到预定温度；或者要使省煤器的出口水温达到耍求，则需增加管组纵向排数，但这将受到烟道空间的限制，给改造工作带来较大的难度。采用具有扩展受热面的螺旋肋片管代替光管，可以使省煤器烟气侧受热面积增大，从而在原有烟道空间中管道横向排数减少、烟速降低的情况下，仍然满足给水加热所需的换热

7、量,并可以明显地降低灰粒对管壁的磨损。螺旋肋片管省煤器能减少磨损的原因还在于，它对烟气流具有“整流”作用，使得烟气速度趋于均匀;而肋片的“导流”作用，也使得气流对管子圆周面的冲刷比光管时均匀，这对降低管壁的最大磨损是十分有利的。同时，由于烟气流经螺旋肋片时受粘性力作用，在肋片表面上形成稳定的附面层，降低了灰粒对管壁金属的冲击能力。另外，由于螺旋肋片干扰了管子背流面负压区的形成,使靠近管壁的灰浓度降低,有利于更好地发挥其强化传热的作用。2螺旋肋片管省煤器的结构优化设计尽管螺旋肋片管省煤器与光管省煤器相比在性能上有许多优点，但在螺旋肋片管的设计中，由

8、于结构参数的选取范围较大，计算结果相差很大。我们既要考虑性能良好，又要考虑投资少，见效快。而目前的设计方法，大多数依靠设计人员的经验选定