熱電廠省煤器泄露的原因及預防措施

范立輝(中油電能熱電二公司發電分廠，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

省煤器是布置在鍋爐對流煙道的尾部，利用煙氣余熱加熱給水，以降低排煙溫度，提高鍋爐的熱效率的設備。宏偉熱電廠目前所使用的五臺鍋爐中，1#、2#、3#爐省煤器為單級省煤器，位于尾部豎井中，水與煙氣逆流，錯列布置。煙氣出口溫度約320℃，設計速度為7.2m/s。4#、5#爐省煤器位于尾部煙道中，采用水與煙氣逆流、雙級布置，錯列的結構。管排為蛇形管，規格Φ32×4mm，20G 鋼管，上級省煤器煙氣出口溫度為374℃，下級煙氣出口溫度為267℃，煙氣流速為7.1m/s。

在近幾年的運行過程中，經常發生由于省煤器的泄露而被迫停爐處理的情況。每次停爐不僅影響整體的發電、供熱、供汽任務，而且啟停耗費時間長，費用高，還引起鍋爐整體設備使用壽命的損耗。因此，在運行過程中如何保護省煤器，減少其泄漏和停爐的次數，意義將十分重大。

1 泄露的原因分析

煤粉爐省煤器的泄露，主要原因有飛灰磨損、管內腐蝕、低溫腐蝕、超溫爆管這幾種情況。其中，飛灰磨損是由于煙氣中攜帶的顆粒撞擊和切削管壁造成的；管內腐蝕是由于給水中含氧量超標以及溶解氧受熱析出造成；低溫腐蝕則是煙氣中含有的硫氧化物、氮氧化物與水蒸氣反應生成酸類腐蝕；超溫爆管則是局部受熱過高冷卻不足造成的。

宏偉熱電廠近幾年發生的省煤器泄漏現象，多是發生在省煤器后墻蛇形管排和兩側靠近爐墻的位置，這幾個位置是普遍易磨損的位置?？亢髩Φ纳咝喂芘判孤兜脑蚴清仩t煙氣再進入豎井煙道前要自水平煙道轉90°彎，在離心力作用下，在豎井煙道的后墻煙氣中聚集了大量的灰粒，這種煙氣的含灰量大，造成靠后墻的幾排蛇形管排磨損比較嚴重，進而造成泄露。在省煤器管的彎頭與豎井煙道兩側墻之間的間隙可以形成煙氣走廊，由于受到阻力較小，所以煙氣流速高，才使磨損較為嚴重。因此，如何減小煙氣對省煤器的磨損，是我廠防止省煤器泄露的主要問題。

1.1 磨損原理

省煤器受熱面受到煙氣沖刷時，被具有一定速度和力量的飛灰顆粒沖擊著管壁，每一次沖擊都可能造成不同程度的損傷，從管壁上削去極其微小的金屬屑，飛灰連續地沖擊，將管壁越削越薄，最終產生磨損?？梢愿鶕伊５倪\動方向與被沖擊面之間的夾角不同，分為兩種不同類型，當灰粒以接近90°的夾角沖擊爐管時，爐管表面將形成一個塑性變形層，該變形層在灰粒的反復沖擊下，形成沖擊磨損，斜向沖擊時，沖擊力分為法向分力和切向分力?？梢砸饹_擊磨損的是法向分力，可以引起切削磨的是損切向分力，可以引起沖刷磨損的是順流沖擊。

1.2 磨損因素的數理分析

影響磨損的因素包括飛灰濃度、煙氣流速、飛灰的磨損性能等方面。目前使用的管材磨損量基本公式為：

式中，C為比例常數，與煙速無關，與煤種有關；ω為飛灰的運動速度(m/s)；η為飛灰的撞擊率，η=f(K)，其中Phσh為飛灰的密度(kg/m2)，υ為煙氣的動力粘度(kg/(m·s))， g為重力加速度(m/s2)，d 為受熱面的管子直徑(m)，K與η的關系如圖1所示。

圖1 K與η的關系

從式中可以看出，磨損量的大小與煙氣速度、飛灰濃度、飛灰量有關。從公式中可以看出，各個因素與磨損量的關系為：

(1)飛灰速度。磨損量與飛灰速度的三次方成正比，煙氣流速越高，飛灰磨損越嚴重。

(2)飛灰濃度。飛灰濃度越大，灰粒沖擊的次數越多，磨損也就越嚴重。

(3)煤質特性。煤中灰份越大，煙氣中飛灰濃度也越大，磨損越嚴重。

(4)灰份特性。煙氣中的灰粒越粗、越硬，磨損越嚴重。

(5)管束的結構特性。當煙氣橫向沖刷時，錯列管束、順列管束磨損嚴重，煙氣縱向沖刷時，磨損減輕。

(6)飛灰撞擊率。飛灰顆粒大，飛灰比重大，煙氣流速快，煙氣粘度小等因素，都會增加飛灰的撞擊率。飛灰撞擊率越大，磨損越嚴重。

2 改進措施

2.1 保證合理的煙速

在額定負荷下，我廠的省煤器煙氣速度設計值為7.1m/s。但在運行過程中，鍋爐經常處于偏離額定負荷運行，這時應相應的減小鍋爐的吸送風量，控制合理的過量空氣系數，以減小煙速保護省煤器。由公式(1)可得，煙速降低，可使得磨損量大大減小。但是，煙氣速度不能低于5m/s，過低將會加劇受熱面的積灰，使得煙氣流通面積過小，煙氣流速分布不均，進而加大部分位置的煙速和磨損。并應加強對省煤器的吹灰效果，減小積灰，增加流通面積。同時，運行時應避免超負荷運行。負荷增加，會使煙氣流速大大增加，其攜帶的灰粒也會增加，將大大加劇對管壁的磨損。而運行時，操作人員為降低排煙溫度，往往會采用增加引送風量的方式，這樣更能加劇省煤器的磨損。

2.2 降低灰分的硬度

省煤器工作于尾部煙道處，隨著煙氣溫度的降低，煙氣中灰分的硬度也隨之增加。當飛灰溫度降至700℃以下時，灰粒便開始變硬。同時，一些未燃盡的煤粉顆粒隨著煙氣進入尾部煙道中，由于煤粉顆粒的硬度遠遠大于灰分的硬度。它對管壁的磨損十分劇烈。因此，控制進入爐膛的煤粉細度以及合理的調整燃燒，防止未燃盡的顆粒進入尾部煙道，可以大大減小省煤器的磨損量。宏偉熱電廠所使用的風扇磨直吹式制粉系統，僅有一組粗粉分離器，且隨著使用時間的增長，打擊板打擊能力下降和回粉管的堵塞，其煤粉細度會隨之增加，進入尾部的顆粒也會增多。因此，建立一個完善的檢測制度，根據風扇磨的運行規律，控制好其出口的煤粉細度，可以有效減少煤粉的未燃盡量，并能夠提高鍋爐的燃燒效率。

2.3 減少進入尾部的灰分量

由于落灰管處煙氣流速小、溫度低，煙氣中的水蒸氣會凝結，沾灰甚至凍結，常常堵塞落灰管，以至于灰分不能及時排出，因而并未減少尾部的會含量，甚至部分飛灰會在在灰斗部位回旋，造成多次打擊管壁。因此，如果在落灰管加裝電磁振動器，防止飛灰凝聚堵塞，及時將聚集的飛灰排入地溝中，可以有效的減小煙氣中的灰分尤其是大直徑的顆粒對省煤器的撞擊和磨損。

2.4 加強吹灰

省煤器積灰會增加會影響傳熱和煙氣的流通，引起熱偏差和煙速不均，并增加吸風機的電耗量。省煤器中的積灰一般是先由管道的迎風面和背風面開始，進而擴大聚集，最后聚集連成一片，堵塞煙道流通的通道。我廠目前使用的吹灰裝置中，其輻射方向為扁圓或橢圓球形，作用半徑不足3m，并沒有有效的除去省煤器水平方向的積灰。如在尾部煙道中加裝汽爆式激波吹灰器，利用壓縮空氣直線射出，用以除去尾部煙道水平方向的吹灰，防止飛灰聚集。

3 結語

省煤器是工業鍋爐中不可或缺的部件，省煤器的泄漏已經成為影響鍋爐正常運行重要因素。因此，在運行過程中如何保護省煤器，減少其泄漏和停爐的次數，對于實現節能減排意義重大。本文根據對宏偉熱電廠近幾年省煤器泄漏現象的分析，提出改進的系列措施。