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摘要:省煤器是鍋爐本體中重要的熱交換設(shè)備,是衡量鍋爐熱效率的主要換熱設(shè)備。

本文通過對鍋爐中省煤器的主要失效模式--磨損的分析,闡述省煤器磨損的產(chǎn)生原因及特點,并提出減少磨損的方法、措施。

關(guān)鍵詞:鍋爐 省煤器 磨損

省煤器是利用鍋爐尾部煙氣的熱量來加熱給水的一種熱交換器,其主要作用是降低排煙溫度,提高鍋爐效率,節(jié)省燃料,并充當部分加熱受熱面或蒸發(fā)受熱面。

從省煤器的失效模式來看,磨損和腐蝕是省煤器常見的故障。

而省煤器受熱面管子因磨損而發(fā)生損壞是省煤器最常見的故障,就鍋爐各受熱面的磨損來看,省煤器受熱面的磨損也是最嚴重的。

1、省煤器磨損的特點及原因

對省煤器管子磨損實際情況進行分析得出:煙氣攜帶的灰粒對受熱面管子的磨損與灰粒和被沖擊面之間的夾角有關(guān);當煙氣流均勻地橫向正面沖刷省煤器管子時,由于迎煙氣側(cè)管壁圓弧形,灰粒與沖擊面之間的夾角各點是不相同的。

因此,省煤器迎煙氣流的第一排管子上的磨損是不均勻的,而是集中于兩個對稱點與正前方約成30°～40°的角度。

對錯列布置的省煤器管子,以后各排管子的磨損集中于25°～30°的對稱點,而且最大磨損發(fā)生在第二排的管子上;對順列布置的省煤器管子,以后各排管子的磨損則集中于60°的對稱點,最大磨損則發(fā)生在第五排及以后各派的管子上。

一般每級省煤器或每管組省煤器頂排(順排)或前兩排(錯排)裝有防磨護板,對于整個省煤器管排而言,第一排未加護板的管子往往磨損較嚴重。

省煤器受熱面管子的磨損過程相當復(fù)雜,但影響磨損的主要因素是:

(1)煙氣流中灰粒的動能,它和煙氣流速的平方成正比。

(2)單位時間內(nèi)沖擊到管子表面的灰粒量,它除了與灰粒濃度有關(guān)外,還與煙氣流速成比例。

(3)灰粒的顆粒特性,粒徑大的灰粒含量愈多,磨損的程度加劇。

(4)灰粒的磨削性能,灰粒的磨削性能越強,磨損愈嚴重。

(5)煙氣的灰粒的均勻性,當煙氣和灰粒分布不均勻時,可能造成局部受熱面管子嚴重磨損。

(6)省煤器的結(jié)構(gòu)和布置。

煙氣流速過高是造成省煤器嚴重磨損的首要原因。

受熱金屬表面的磨損正比于飛灰粒子的動能和撞擊次數(shù),飛灰粒子的動能同速度的平方成正比,而撞擊次數(shù)同速度的一次方成正比,這樣管子的磨損量就同煙氣流速成三次方成正比。

煙氣流速過高有兩種情況:一種是由于設(shè)計的原因或省煤器前漏風量過大使整個省煤器流動截面的煙氣流速過高;另一種則是存在煙氣走廊。

由于在布置對流受熱面時,考慮到管束受熱膨脹等問題,省煤器蛇形管彎頭與爐墻之間留有幾十毫米的間隙,此間隙稱為煙氣走廊。

運行實踐表明,不僅在煙氣走廊進口處煙氣流速大于煙道截面上的平均煙速,在煙道走廊內(nèi),煙氣流速也在不斷增加,使管子彎頭處磨損加劇。

如省煤器靠前后墻處或彎頭處局部煙氣流速過高,兩者特別是局部煙氣流速過高危害性極大。

因為有時局部煙氣流速比平均流速大3～4倍,這樣磨損就要大幾十倍,使管子很快被摸損壞。

煙氣灰粒濃度大,也會引起嚴重的磨損。

煙氣灰粒濃度大也有兩種情況,一種是由于燃燒的煤種灰分大,使煙氣含灰粒多,另一種則是煙氣流動方式或存在煙氣走廊使局部煙氣含灰粒濃度增大,靠近后墻處煙氣進入尾部豎井煙道時轉(zhuǎn)90°彎,由于受離心力作用煙氣含灰粒濃度局部增加,而且大灰粒含量增加,因而往往造成局部的嚴重磨損。

鍋爐燃燒偏斜,也可能造成局部煙氣含灰粒濃度大和局部煙氣流速過高。

灰粒的粒徑分布對省煤器管子的磨損也有一定影響,因此,當煤粉細度變粗或煤粉細度不均勻性惡化時,會使省煤器磨損加劇。

灰粒的磨削性能對管子的磨損影響很大。

一般來講,灰粒中含硅量達,灰粒多為菱形則其磨削性強,若無有效的措施,省煤器管子的'磨損會十分嚴重。

2、省煤器磨損的的預(yù)防

(1)降低煙氣含灰粒濃度:灰粒濃度首先取決于燃料中的灰分。

我國動力燃料以煤為主,而且盡可能燃用劣質(zhì)煤。

因此,鍋爐燃用的煤一般質(zhì)量很差,固有灰分大,這是無法改變的,但是,燃燒方法對灰粒濃度有很大影響,例如液態(tài)排渣爐,尤其是旋風爐可使煙氣含灰粒濃度大大降低,并且液態(tài)排渣爐的煙氣灰粒粒徑較小,磨損性要小得多。

在燃用高灰分,灰粒磨削性能強的煤種時,采用液態(tài)排渣爐可減輕甚至防止灰粒磨損,是可取的。

(2)根據(jù)煤種的含灰量合理選擇煙氣的流速,灰粒的速度約等于煙氣流速,因此,合理選擇煙氣流速是減輕省煤器磨損的重要措施。

為避免過大的磨損,最主要的是正確選取煙氣流速,同時也應(yīng)減小速度不均和飛灰濃度不均。

適當提高煙速可以改善傳熱效果,但將增大通風阻力和飛灰磨損。

鍋爐設(shè)計中,對橫向沖刷管束額定負荷下的煙速不應(yīng)低于6m/s。

省煤器中煙速不宜超過9m/s。

否則會加速對管壁的磨損。

按設(shè)計要求,煙氣流速是一定的,實際運行中要改變煙氣流速來減輕磨損,需要采取一些防護措施。

(3)防止局部煙氣流速和灰粒濃度大。

要完全避免局部煙氣流速和灰粒濃度大是困難的,但是從結(jié)構(gòu)設(shè)計和運行調(diào)整采取以下措施可以有一定效果:省煤器受熱面管子橫向節(jié)距布置均勻。

管子與爐墻之間的間隙,彎頭與爐墻之間的膨脹間隙均不宜過大,以消除煙氣走廊。

大型鍋爐采用Π型布置或塔型布置。

使煙氣折向時部分大粒徑灰粒分離出來掉落在下部灰斗中或使煙氣不折向,防止局部煙氣灰粒濃度增大、調(diào)整燃燒,防止火焰偏斜。

保持煤粉細度并保持煤粉細度的均勻。

采取有效的防磨措施:對省煤器管子磨損嚴重處可焊上鋼條來進行防磨,在實際運行中起到了良好的效果。

同時這種防磨方法用鋼材少,對傳熱影響也小并能有效防磨;對磨損嚴重的省煤器管段或彎頭處可采用加裝防磨罩來減輕磨損。

防磨罩的作用之一為可避免被保護的省煤器管段與煙氣中的灰粒直接接觸,作用之二可減少省煤器管彎頭與護墻之間間隙中的煙速以減輕該處的管段磨損;局部采用厚壁管或管子外表面層涂以防磨涂料。

3、結(jié)語

省煤器的磨損是造成省煤器泄露的主要原因,是省煤器失效的主要模式之一,對鍋爐的安全運行、提高鍋爐效率及節(jié)省燃料均起到?jīng)Q定性作用。

怎樣減少省煤器的磨損,涉及到設(shè)計、安裝、運行等諸多方面,還需要更多的摸索和研究。

參考文獻

[1]《電站鍋爐檢驗》.2004.

[2]林宗虎,徐通模.《實用鍋爐手冊》.2003.