H型省煤器在燃煤电厂中的应用

刘俊

(攀钢集团钒钛资源股份有限公司发电厂,四川攀枝花617012)

H型省煤器在燃煤电厂中的应用

刘俊

(攀钢集团钒钛资源股份有限公司发电厂,四川攀枝花617012)

分析了锅炉省煤器磨损的原因，讨论了减少省煤器磨损的措施，结合攀钢发电厂省煤器磨损的情况，对扩展受热面省煤器进行了比较，在使用H型省煤器后省煤器磨损得到进一步减轻，取得较好经济效益。

锅炉;省煤器;磨损;H型鳍片管

1 概述

攀钢集团钒钛资源股份有限公司发电厂（以下简称攀钢发电厂）的锅炉为HG-410/9.8-YMII型煤粉炉，设计采用光管式省煤器，为双级、水和烟气逆流布置方式。设计平均烟速6.7 m/s。

攀钢发电厂的下级省煤器因磨损造成的泄漏发生频繁，最多时一年达19次，电量损失上千万度，启停机耗油200 t左右。因此，研究下级省煤器磨损的原因，采取应对措施，减少省煤器泄漏次数，对于保证攀钢公司用电和降低发电成本，是非常有必要的。

2 省煤器磨损的影响因素

2.1 烟气速度

烟气速度为省煤器磨损的首要因素，它主要与负荷高低、制粉系统运行时间、锅炉配风量、炉膛漏风等有很大关系。当烟气流速超过设计值，磨损急剧增加。但烟气速度的降低会减少省煤器的换热，过低的烟气速度还造成积灰，因此，烟气速度应控制在适当的范围。

2.2 烟气速度场分布不均匀

当省煤器管束安装不均匀时，烟气流通面积宽的烟气流速和飞灰浓度大幅上升，会造成局部省煤器磨损加剧，即所谓的“烟气走廊”效应。烟气走廊部分的烟气流速可以比其它位置快3～4倍，带来的磨损可增加10余倍。

2.3 飞灰浓度

烟气中飞灰浓度与入炉煤灰份成正比，入炉煤灰份大时，烟气飞灰浓度高，磨损加剧。

2.4 飞灰磨损系数

飞灰磨损系数与灰的磨损性和管束结构特性有关。煤矸石的加入会加剧磨损。

顺列布置对烟气的流动阻力小，体积大，放热系数小；而错列布置体积小，放热系数大，流动阻力大，磨损量也大。

2.5 灰粒特性

具有锐利棱角的灰粒比球形灰粒的磨损严重得多。灰粒越粗、越硬、磨损越严重。省煤器区域的烟气温度低，灰粒硬。所以尾部烟道下级省煤器的磨损是最大的。

2.6 金属抗磨性

常用增加防磨片、电弧喷涂耐磨材料等工艺提高金属抗磨性能。

2.7 飞灰管壁撞击率

飞灰的颗粒越大，气流粘性越小，气流速度越大，管子直径越小，撞击率越大。

通过上述分析，烟气流速和烟气速度场的分布不均匀性是影响省煤器磨损的主要因素，而入炉煤的灰分、管子排列方式、金属抗磨性等则是相对次要的因素。

3 对策

由于煤炭质量和机组运行时间不在控制范围，要减弱省煤器磨损，主要的措施有：

降低烟气流速、尽量消除烟气走廊、提高金属抗磨性、控制漏风、选用适当的管排结构、控制煤粉细度。

4 攀钢发电厂省煤器磨损的原因分析

从表1可以看出：入炉煤呈现灰分逐年升高，热值逐年降低的趋势。通过分析，攀钢发电厂省煤器磨损的主要原因是：

光管省煤器阶段的主要原因在于长期高负荷运行以及长期使用劣质煤，使得下级省煤器长期承受过高流速的烟气冲刷，缩短了其使用周期，而烟气走廊则加速了下级省煤器的磨损，这几方面一起造成下级省煤器频繁泄漏。

表1 煤质变化情况表

5 省煤器改造思路

由于煤炭价格逐步走高，通过改变煤种的方法不经济；调整煤粉细度，又受制粉系统出力的限制；只能通过对省煤器进行改造，在保证省煤器吸热量的前提下，降低省煤器磨损，同时还要满足现有省煤器的空间限制。

降低烟气流速，可以大幅度降低省煤器磨损，但同时也会降低省煤器的换热系数，为保持省煤器的吸热量基本不变，就要增加换热面积，在现场位置确定的情况下，要大幅度增加受热面是不现实的，只能采用扩展受热面的结构形式。

6 几种扩展受热面省煤器的比较

当前的扩展受热面省煤器有膜式、螺旋肋片式和鳍片式（纵向），其比较如下：

表2 几种扩展受热面省煤器的性能比较

攀钢发电厂目前采用的省煤器管长度超过5 m，由于采用单根纵向鳍片管，管排刚度较差，在制造、安装过程中管排变形量大，很难保证均匀的间距，造成烟气流速不均，在运行中管子也容易变形。纵向鳍片管省煤器的局部磨损难以避免，而H型鳍片管则可避免。

由于攀钢发电厂现有煤种的灰分高，且灰中的SiO2及Al2O3的含量高（77.5%），属于易积灰型，综合其他因素，故选用H型鳍片管省煤器。

7 H型鳍片管特点及优点

7.1 H型鳍片管的特点

H型鳍片管（见图1），亦称H型肋片管，是把两片中间有圆弧的钢片对称地与光管焊接在一起形成鳍片（肋片或蝶片），正面形状颇象字母“H”，故称为H型鳍片管。

图1H型鳍片管外观图

H型鳍片管的两个鳍片为矩形，近似正方形，其边长约为光管的2倍。属扩展的受热面；H型鳍片管采用闪光电阻焊工艺方法，其焊接后焊缝熔合率高，焊缝抗拉强度大，具有良好的热传导性能。

7.2 H型鳍片管与纵向鳍片管的区别

攀钢发电厂原采用的鳍片管为单根纵向鳍片管，鳍片沿管子方向，与烟气流向一致；而H型鳍片管的鳍片与管子垂直，也与烟气流向一致。H型鳍片管的鳍片扩展受热面更大，划分烟气更均匀。

7.3 H型鳍片管省煤器的优点

H型鳍片管省煤器具有良好的防磨性能、抗积灰性能、换热性能。

H型鳍片与管子垂直，把空间分成若干小的区域，对气流有均流作用，鳍片焊在管子不易积灰的两侧，而气流笔直地流动，气流方向不改变，鳍片不易积灰。有助于降低锅炉排烟温度和节约引风机电耗。

8 改造效果

2011年10月3#机组大修期间，更换了H型鳍片管省煤器。在100 MW负荷，双制粉运行，给水温度224℃，空气温度27℃时，3#炉省煤器出口水温296℃，比大修提高1℃左右；排烟温度平均比大修前降低了19.7℃。

从改造后3#机组小修时停机检查的情况看，磨损很小，比以往省煤器更换后的磨损要好，改造至今未发生泄漏。

8 经济效益

排烟温度降低19.7℃，锅炉效率提高0.39个百分点，降低原煤耗2.9 g/kWh，3#炉2011年发电73127万kWh，节约耗煤2150 t，按400元/t计算，年节省86万元。

省煤器漏1次，损失电量110万kWh，按0.2元/kWh计算，折合22万元；启停机物耗为11.5万元。共计33.5万元。少漏1次，节省33.5万元。

[1]岑可法，周昊，池作和.大型电站锅炉安全及优化运行技术[M].北京：中国电力出版社，2002.

[2]孙德创，宋行强.锅炉省煤器磨损机理及防磨措施[J].山东大学学报（工学版）.2004年8月.

[3]吕薇等.电站锅炉省煤器磨损因素分析及防磨建议[J].热能动力工程.1997年3月.

[4]李新旺等.省煤器扩展受热面结构型式的研究[J].电力学报.2001年第16卷第3期.

[5]张新生等.螺旋肋片管省煤器的防磨特性及优化设计[J].锅炉制造.2000年11月.

Application of H-type Coal Economizer in Coal-fired Power Plants

LIU Jun
(The Power Plant of Pangang Group V-Ti Co.,Ltd.,Panzhihua,Sichuan 617012,China)

The causes of wear of boiler coal economizer are analyzed and measures for reducing the wear are discussed.Coal economizers with extended surface were compared in light of the main conditions of wear in the coal economizer of Pangang power plant;and the wear has been reduced after adopting H-type economizer,bringing favorable results.

boiler;coal economizer;wear;H-type finned tube

TK223.3

B

1006-6764（2014）05-0056-03

2013-12-30

刘俊（1969-）男，大专学历，助理工程师，现从事热能动力技术管理工作。