锅炉省煤器的设计改造

李卫彬

【摘 要】本文以坑口电厂2#机组省煤器改造为例，对坑口电厂锅炉省煤器频繁漏水现象进行了分析，提出了设计改造省煤器方案及实施，提高了省煤器的安全性能，降低了爆管发生的频率，提高了坑口电厂的经济效益。

【关键词】锅炉；光管省煤器；磨损；积灰；腐蚀

一、锅炉存在的问题

（1）由于煤质比较差，煤的挥发分比较低，着火性能比较差，燃烧稳定性变差，锅炉炉膛温度不稳定，出现炉膛温度忽高忽低现象。更有甚者出现点不着火的现象，炉膛温度过低，只有再通过向炉膛投油，帮其助燃来提高其炉膛温度。（2）积灰严重。原设计尾部受热面是螺旋肋片管，燃料灰分比较大，积灰严重，机组刚投产时与设计值相比排烟温度就高，一般情况下排烟温度达到130℃左右，省煤器吸热量减少，根本提高不了锅炉的热效率，煤中的灰分高，相对可燃成分的比例就减少，而燃烧时灰分本身的加热和分解还要吸收热量，灰分高的煤往往容易夹杂烧不透的可燃物，造成燃料的损失，并向大气排放数以亿计的高温废气，污染环境。（3）泄漏频繁。坑口电厂2#锅炉累计运行将近10年，有些受热面磨损严重，泄漏问题逐年增多，尤其是省煤器设计壁厚余量较小，弯头弯曲半径小，加工缺陷多，由于积灰严重，省煤器受热不均，造成局部过热，出现爆管事故。造成了电厂的检修费用增加。（4）排烟温度过高，尾部受热面的没有很好的起到换热的作用，烟气温度没有得到很大降低，出项了排烟温度过高。为了增强传热并提高结构的紧凑性，大部分现在安装的锅炉的省煤器则采用了鳍片管、肋片管和膜式受热面。坑口电厂锅炉省煤器改造前的结构就是肋片管结构。坑口电厂2#炉原设计的省煤器是有54排（108根）φ42的螺旋肋片蛇形管组成，呈纵向错列逆流布置，其横向节距

120mm，纵向节距为90mm，进出口联箱都布置在烟道中，加热后的给水通过联接管引致汽包，肋片管省煤器主要优点是热交换面积明显增大，这对缩小省煤器的体积、减少材料消耗很有意义。主要缺点是积灰比较严重。而坑口电厂燃烧的燃料灰分比较大，省煤器积灰严重，造成省煤器爆管比较频繁，影响锅炉的安全经济运行。省煤器管内水速应维持在一定范围内，水速过高增加给水泵耗电量，水速过低金属冷却难于保证，且引起蛇形管中的空气停滞。为此，在额定负荷下，对于非沸腾式省煤器要求水速不低于0.3m/s，对于沸腾式省煤器要求水速不应低于1m/s。

二、省煤器爆管原因分析

（1）设计因素。一是锅炉设计中存在的问题。二是设计选用受热面系数不合理，使炉膛出口烟温实测值比设计值高。三是省煤器系统结构设计和布置不合理。四是设计的烟速不合理，若设计的烟速过高，磨损严重。若烟速太低，飞灰易于在管壁上沉淀，所以必须保证合适的烟速。（2）从制造、安装、维修方面的因素。一是管材本身存在缺陷、质量差。二是安装不合格。三是施工焊接质量问题。（3）运行状况因素。一是给水品质不良。二是燃烧煤种偏离设计煤种。三是受热面外部积灰加重导致省煤器换热不良，加剧烟气对管子的磨损、腐蚀。四是管束振动，形成永久变形。

三、省煤器改造方案的设计

方案1：进行设备大改动，采用顺列布置，顺列布置增加了管数，受热面在原有的基础上增加约25%的受热面，省煤器管圈荷重增加30%，省煤器吊挂荷重增加约32%，考虑大修后清灰方式有所改善，该方案可使省煤器出口烟温降低15℃～

20℃。方案2：为了使设备不至于改动太大，仍采用错列布置，扩大空间，增加管数，调整纵横向节距，其纵向节距越小，气流扰动越大，气流冲刷管子背风面的作用越强，管子上的积灰越少，自清灰能力越强，虽然错列布置时，在相同空间的情况下，管数减少，受热面减少但传热系数较高，考虑到螺旋肋片管积灰严重，换热效果不好，改进方案主要是增加35%的受热面，可以使省煤器的出口烟温降低18℃～22℃，提高了锅炉的热效率。由于燃料灰分比较大，改成光管错排省煤器另外加装了吹灰装置，有原来的乙炔吹灰，改为超声波吹灰。方案1虽然增加了管数及受热面比较多，但缺点是完全占去了检修空间，安装结构非常难受，增加了以后检修和更换管圈的的困难；另外，省煤器吊挂荷重增加了较多，降低了其安全性，受热面增加过多，下部的受热面清灰效果大大下降，受热面的利用系数也下降了很多。方案2虽然增加受热面比较少，荷重较小，但是下部检修空间有所改善，积灰状况和传热效果也会明显改善。该方案的主要缺点是结构改动比较大，焊接要求较高，需要对原有的各种连接管、异形管结构和吊挂支撑结构进行改动。在保证焊接质量要求的前提下，方案2切实可行。

四、省煤器的改进效果

运行实践证明，坑口电厂2#炉省煤器改进效果明显。大修竣工经过一段时间的运行，尾部受热面的积灰状况明显得到了改善，省煤器区域的烟温降和省煤器的吸热量均达到了改进设计值。

参 考 文 献

[1]清华大学编.锅炉原理及计算[M].科学出版社，1985

[2]冯俊凯等编.锅炉原理及计算[M].科学出版社，1987