飞灰对省煤器的磨损机理及防治探讨.doc

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1、飞灰对省煤器的磨损机理及防治探讨摘耍：导致省煤器爆管的原因很多，本文着重对飞灰磨损这个主耍原因进行分析，并提出预防措施，以便提高锅炉机组运行安全性和经济性。关键词：飞灰磨损；省煤器爆管；烟气走廊；中图分类号：U261文献标识码：A文章编号：锅炉“四管”爆管普遍发生，我国200MW和300MW火电机组由于炉管事故引起的非计划停运小时数占机组非计划停运分别为37.8%和3&1%【1】，所以说这是一个影响机组安全稳定运行的问题，原因较复杂。而省煤器泄漏的比例是“四管”中最大的。青岛汉河热电1#锅炉系济南锅炉厂生产的Y

2、G75-5.29/450-M5型中温次高压锅炉，采用循环流化床燃烧方式,布置方式为倒U型。省煤器布置三级，均为4)32X3.5蛇形管，材质为20G,省煤器管52排，错列布置，横向节距80nini,纵向节距50mm,由省煤器支架支撑在空心梁上。投用4年后出现省煤器泄漏事故，并口在一年中发生四次类似事故，其中有两次相隔不到两个月，爆管后只能临时停炉堵漏，即在相对应的集箱管处加堵头处理。经过对爆口的检查，发现爆口附近无明显腐蚀或过热现象，但管壁有明显的减薄，均低丁1。6mm。经组织相关技术人员对事故原因进行分析，确定

3、了引起四次泄漏的主要原因为烟气走廊引起的飞灰磨损，而飞灰磨损也恰是大多数省煤器爆管的主要原因【1】,以下将对飞灰对省煤器的磨损进行机理分析，并提出防治措施。飞灰磨损的机理烟气屮的飞灰颗粒撞击到受热iU上时，会与管外壁产生冲击和相对摩擦，产生一个冲击力和切削力，使管外壁脱落细微的金属，金属脱落增加则导致受热面管壁逐渐减薄。实验证明，飞灰颗粒的冲击方向与受热面的角度对飞灰磨损的影响很大。当这个角度为o时只有切削力，难以发生磨损，当这个角度为90。时，只有撞击力，无切削力，也不会发生磨损，而当这个角度为45。时，磨损

4、最大，实践表明当这个角度处于30〜50。Z间时磨损非常严重[2],由此判断，飞灰磨损具有局部特征，一般发生在靠后墙的几排、靠两侧墙的弯头和穿墙管部位，当前墙出现烟气走廊时，对前墙1-3排管子也会产生较大磨损。影响磨损的因素统计磨损严重的区域，飞灰颗粒的冲击与切削是以切削为主。理论和实践表明，影响磨损的主要因素有：飞灰浓度，灰粒的物理化学性质，烟气流速，受热面的布置与结构特性，以及锅炉运行工况【3】假定烟气的速度场和浓度场不随时间发生变化，管壁的磨损量可以用以下公式表示：（公式1）式中——管壁表面单位面积蘑损量（

5、g/m2）——飞灰磨损系数，与飞灰性质和管朿特性有关（s2/m2）——飞灰撞击率，与灰粒所受惯性力及气流的粘性力有关飞灰速度，即烟气流速（m/s）烟气中的飞灰浓度(g/m3)时间(s)从公式来看，除时间外还有四个量会影响磨损量，任何影响四个量的因素也同样会对磨损量产生影响。飞灰磨损系数a。主要受飞灰的性质和省煤器管的结构、耐磨性影响。飞灰性质主要体现在飞灰颗粒的硬度和形状。煤中含有的石英(SiO2)和黄铁矿(FeS2)的硬度很高，当飞灰中的SiO2含量超过60%时，磨损显著加剧。由于燃烧不充分，很多灰粒达不到熔

6、化温度存在锐利的棱角，而且还有未燃尽的碳、直径(20-lOOnrni)、重度和硬度大的灰粒【4】，都会加剧对受热面的磨损。另外，管朿的排列方式会影响，一般认为，顺列方式比错列方式磨损系数小。错列管排排数多时，第二排磨损量可较平均值高50%。受热血管材的耐磨性也会影响，管材硬度高，就小，耐蘑性就好。飞灰撞击率n°粉尘颗粒与管壁碰撞机率q是由多种因索决定的，研究表明：粉尘颗粒直径大、重度大、粘度小，烟气流速快以及飞灰浓度大时，粉尘颗粒与管壁碰撞机率就大，而受热血管了直径大时，粉尘颗粒与管壁碰撞机率就小[4]飞灰速度

7、。一般可近似认为等同于烟气速度，考虑灰粒受重力的影响，飞灰速度要人于烟气速度。飞灰速度对蘑损量的影响很大程度上由流速不均引起的，在局部地方尤为明显。其中烟气走廊和漏风较为常见。烟气流量由于惯性作用在尾部烟道横截面分布不均匀，靠近后墙区域烟气流速高，靠近前墙区域流速低，流速分布不均匀；通过尾部烟道的烟气分布特性试验表明：低温省煤器中间部分的烟气流速仅为3m/s~5m/s,靠近后墙的烟气流速达10m/s~llm/s,而设计值一般取6m/s,根据公式1,磨损量与飞灰速度的三次方成止比，可以看出后墙的磨损量为设计值的3

8、倍。另外，低温省煤器蛇形管左右两侧U型弯处间隙过大会产生烟气走廊,加Z在弯制弯头时，弯头壁厚减薄，从而导致省煤器管弯头迎风处更易磨损泄漏。而烟道漏风必然会导致烟气速度增加，研究表明如果在省煤器中过量空气系数由1.2增加到1.3时，会使金属的磨损增加25%【5】。飞灰浓度口。主要受原煤中的灰分含量和过量空气系数影响。对于固态排渣炉，一般烟气携带的灰分比例为90%o并且由于流化床锅炉对煤种