锅炉间断运行对省煤器的影响

2011-11-09王进

中国新技术新产品 2011年14期

王进

（南京市锅炉压力容器检验研究院，江苏南京 210002）

前言

随着工业生产的不断发展，锅炉的应用也越来越广泛，目前主要应用于电厂、石油化工、造纸等行业的动力站，为企业提供生产和生活用蒸汽和热力。而省煤器作为锅炉的重要附属设备之一，在运行中很容易发生爆管、变形等事故，会严重影响锅炉的安全稳定运行。由于设计方面和生产方面等因素的影响，大多数锅炉都是间断运行，而间断运行的锅炉往往是远低于设计负荷的条件下运行的。然而即使锅炉内部稳燃问题能够解决，锅内水动力方面也可能出现停滞、倒流和传热恶化等问题，引起省煤器产生变形甚至爆管的事故发生，严重威胁了锅炉的安全运行。本文着重讨论该单位锅炉钢管式省煤器在锅炉低负荷、间断运行两年后出现的问题以及解决措施。

1 钢管式省煤器的概念和作用

图1 钢管式省煤器结构图

省煤器就是锅炉尾部烟道中将锅炉给水加热成汽包压力下的饱和水的受热面，钢管式省煤器结构如图1所示，主要由进、出口联箱和许多并列的蛇形管焊接而成。

1.1 省煤器的作用

它的作用是提高锅炉进水温度，省煤器的位置在锅炉的尾部烟道，锅炉燃烧后的烟气在通过尾部烟道时，经过省煤器。钢管式省煤器内有蛇形管，蛇形管内是锅炉进水，管内的水吸收了烟气中的热量，冷水变为热水，以此来达到省煤的作用，同时能够、吸收低温烟气的热量，降低排烟温度，减少排烟损失，节省燃料。

1.2 省煤器的节能原理

在锅炉的启动过程中,由于其汽水管道的循环没有建立，即锅炉给水处于停滞状态，此时省煤器内的水处于不流动的状态，随着锅炉燃烧的加强，烟气温度的提高，省煤器内的水容易产生汽化，使省煤器的局部处于超温状态。为了避免这个情况的出现,从汽包的集中下降管再接一管道到省煤器的入口，作为再循环管道,使省煤器内的水处于流动状态.避免其汽化。

2 锅炉间断运行对钢管式省煤器的影响

2.1 省煤器有管段温度过高，导致工质汽化

由于锅炉长期间断运行，负荷不及正常负荷的80%，锅炉经运行2年后，进行停炉检验，发现省煤器管出现多处泄露，多次更换后还会出现同样的泄露情况。测量省煤器出水温度已达195℃，已经是该处的工质饱和温度了。这就导致这部分的省煤器工质已经汽化。当大部分工质汽化时，省煤器里的蒸汽与未汽化的低温水的温差较大，当蒸汽遇到低温水时会发生热交换，造成部分蒸汽体积突然缩小形成真空，当周围的低温水来填充时就会产生强烈的声响和震动，严重影响了锅炉的安全运行。

2.2 省煤器蛇形管段材质劣化，导致变形

锅炉检验时，对省煤器的变形部位和正常部位分别取样进行金相分析和拉力试验，结果发现正常部位省煤器的化学成分、抗拉强度以及屈服强度均在正常范围内，说明省煤器的材料是合格的；而发生变形的省煤器管子的抗拉强度明显低于规定的范围值，屈服强度无明显降低，其金相分析后发现变形部位有明显的珠光体球化现象，而且珠光体中的渗碳体也由片状转为点粒状，说明过热以及使珠光体中的渗碳体分化脱碳，造成材质劣化，从到导致省煤器产生变形。

2.3 松结灰沉积

由于锅炉经常间断运行，且运行负荷低，检查锅炉时发现管子上积满了厚度达15mm的松结灰。该沉积属于物理聚积，与烟气的速度、灰颗粒大小、灰浓度以及省煤器受热面的结构都有关系，特别是和烟气速度以及省煤器受热面的结构有关。据有关资料显示，当烟气速度大于8～10m/s时，管子背风面有少量的积灰，迎风面基本没有积灰，当烟气速度小于2.5～3m/s时，管子前后都会有大量积灰，而背风面基本没有气流扰动，只有旋流区，积灰会更多。同时，钢管式省煤器是由许多蛇形管并列构成，烟气中的颗粒经省煤器换热后易结块，堵塞了蛇形管间隙，造成烟道堵塞，引风机会受损，或炉墙损坏。

3 原因分析

3.1 锅炉长期间断、低负荷运行，蒸汽对省煤器的冷却能力降低，查看锅炉的运行记录后发现大多时间锅炉的负荷仅为额定负荷的55%～65%。

3.2 锅炉频繁的启停，且工作人员在进行操作时没有在锅炉升炉时对省煤器进行排空保护，因为锅炉升炉时负荷极低，假如不开排空阀，就会使得省煤器中的蒸汽量处于一个停滞的状态，此时省煤器内的水处于不流动的状态,随着锅炉燃烧的加强,烟气温度的提高,省煤器内的水容易产生汽化,使省煤器的局部处于超温状态。这样就造成省煤器管子干烧后材料金相组织改变，大大降低其抗拉强度。

3.3 如果炉膛内烟气短路或因燃烧不当至使排烟温度过高，省煤器内介质只能为水，因排烟温度过高导致省煤器内水蒸汽产生蒸汽，形成气堵，锅炉水进不去，省煤器压力升高；水垢也是一个重要原因，省煤器内如果水垢过多也会引起堵塞，省煤器内水蒸发，省煤器因得不到水的冷却而烧坏，锅炉还容易引起缺水事故。

3.4 管子有积灰，会使污染系数增大，这样总传热热阻会增大，热有效系数显著低于正常值，传热变差，会降低流管束区的吸热量，温降不到300℃，这就导致省煤器入口烟温度接近500℃了，省煤器吸热过多，就更容易产生工质汽化。

4 解决措施

4.1 锅炉运行时，要在尽可能短时间里提高锅炉出力接近满负荷，加强烟气流速，能够快速的将省煤器管束上的积灰带走。现场运行时，也要采取各种措施如打开烟道炉门，在除尘器前漏入冷风，降低烟气温度，增大烟速等措施，将锅炉运行的负荷拉到额定负荷的80%以上；如果能预见锅炉在今后运行不能满负荷工作，应及时采取措施，重新订购适当容量的锅炉来保证省煤器安全、稳定的运行。

4.2 为避免出现省煤器内水产生汽化，使其局部处于超温状态，从汽包的集中下水管再接一管道到省煤器的入口,作为再循环管道,使省煤器内的水处于流动状态，避免其汽化。

4.3 要尽量采用连续上水装置，若无此装置，也要尽量增加上水和排污的次数，定期对锅炉进行清灰和除垢，对于大型锅炉还可以设置吹灰装置，运行时定期进行吹灰，防止过多的灰尘沉积而降低流管束区的吸热量，也能保证锅炉烟气运行畅通，同时也要定期对省煤器管道里的水垢进行清理，保持省煤器内水循环流动。

4.4 为了避免锅炉间断运行而重新启动时出现汽化或管壁烧坏的意外情况，该单位加装了一套强制再循环装置，再循环管不是从汽包引出，而是直接连接到下部联箱，减少了再循环管中的流动阻力。