420th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   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，

2、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1394m2；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

3、；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

4、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、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

5、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

6、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

7、于低温省煤器靠近前、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排管与炉墙的距离为200～250mm，由此引起烟气流速的不