張峰

摘要：對(duì)鍋爐省煤器的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)以及設(shè)計(jì)原理進(jìn)行了詳細(xì)介紹，分析了省煤器爆管的主要原因：磨損、腐蝕、振動(dòng)。針對(duì)延安煉油廠鍋爐省煤器遇到的問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，通過(guò)分析及計(jì)算，改變省煤器的結(jié)構(gòu)，由膜式改為光管錯(cuò)列式布置。改造后達(dá)到了預(yù)期的效果：提高了鍋爐運(yùn)行的安全可靠性。最后總結(jié)了省煤器改造后的效果，并且對(duì)于省煤器存在的主要問(wèn)題及解決措施進(jìn)行了分析總結(jié)。

關(guān)鍵詞：省煤器；磨損；泄漏；飛灰沖蝕；優(yōu)化改進(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TK219

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2014）06029506

1 引言

1.1 CFB 鍋爐概述

循環(huán)流化床鍋爐從20世紀(jì)80年代開(kāi)始發(fā)展，其因?yàn)楦咝А⑽廴镜?、?duì)煤種適應(yīng)性強(qiáng)、綜合利用率高、變負(fù)荷能力強(qiáng)、排放物污染小等優(yōu)點(diǎn)，得到了迅速的發(fā)展。

典型循環(huán)流化床鍋爐的流程如圖1所示。

圖1 典型的循環(huán)流化床鍋爐原理

1.2 研究?jī)?nèi)容

本文的主要研究?jī)?nèi)容是對(duì)延安煉油廠3臺(tái)75t/h循環(huán)流化床鍋爐省煤器泄露原因進(jìn)行分析，提出改進(jìn)方案，并加以實(shí)施。這項(xiàng)研究有望延長(zhǎng)鍋爐的運(yùn)行周期，降低運(yùn)行成本，提高運(yùn)行的可靠性。

2 鍋爐省煤器簡(jiǎn)介

2.1 省煤器的作用

省煤器的作用有以下三點(diǎn)：

（1）吸收低溫?zé)煔獾臒崃?，降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料；

（2）減少蒸發(fā)受熱面吸熱量，減少造價(jià)成本；

（3）提高了進(jìn)入汽包的給水溫度，使得給水與汽包壁之間的溫差降低，從而降低了汽包的熱應(yīng)力。

2.2 省煤器的分類(lèi)

根據(jù)省煤器中加熱水的程度，可以將省煤器分為沸騰式和非沸騰式兩類(lèi)。

根據(jù)制造材料的不同，可分為鋼管式和鑄鐵式兩類(lèi)。

根據(jù)排煙與給水的相對(duì)流向不同，可以分為：順流式、逆流式和混合式3種。

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，可以分為：光管省煤器和翅片式省煤器。翅片式省煤器包括：H型省煤器和螺旋翅片省煤器。

2.3 省煤器的構(gòu)造

圖2所示為鰭片式省煤器，在蛇形管基礎(chǔ)上焊接扁鋼，在相同的傳熱量、金屬耗量和通風(fēng)量工況下，受熱面積比光管省煤器小25%～30%。

3.5 預(yù)防鍋爐磨損泄漏的措施

（1）利用停爐機(jī)會(huì)對(duì)重點(diǎn)磨損部位進(jìn)行防磨防爆檢查。

（2）為消除局部煙速過(guò)高產(chǎn)生的磨損，可加裝煙氣均流擋板，使煙氣均勻流過(guò)受熱面管子，消除煙氣走廊。

（3）采用耐高溫防磨涂料對(duì)易受磨損部位進(jìn)行噴涂。噴涂層與管子粘貼力強(qiáng)，傳熱性好，致密耐磨，相比傳統(tǒng)的防磨蓋板或防磨罩而言，防磨涂層不妨礙煙氣通流，不會(huì)增大煙速，又能有效提高受熱面防磨能力。

（4）加強(qiáng)燃煤及運(yùn)行管理。燃用煤種應(yīng)接近設(shè)計(jì)煤種，且要相對(duì)穩(wěn)定。

（5）提高設(shè)備檢修維護(hù)水平。應(yīng)嚴(yán)格控制鍋爐尾部煙道的嚴(yán)密性，若負(fù)壓燃燒室鍋爐漏風(fēng)嚴(yán)重，不但鍋爐效率降低，而且使煙氣流速提高，加劇受熱面管子磨損，因此應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并堵漏，并在運(yùn)行中控制好爐膛負(fù)壓，提高爐墻的保溫密封質(zhì)量。

3.6 小結(jié)

主要對(duì)鍋爐省煤器泄露的各種原因進(jìn)行了分析，首先從設(shè)計(jì)、制造、安裝、維修和運(yùn)行幾方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，接下來(lái)從磨損、腐蝕和振動(dòng)三個(gè)方面進(jìn)行了全面系統(tǒng)的分析，對(duì)鍋爐省煤器的泄露原因作了深入的解釋。

4 省煤器優(yōu)化改進(jìn)

4.1 省煤器改進(jìn)項(xiàng)目介紹

4.1.1 改進(jìn)項(xiàng)目概況

延安煉油廠3臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐是楊莊河煉化項(xiàng)目的子工程，為煉化工藝提供所需的熱（源）。

經(jīng)初步分析，泄漏原因主要有兩個(gè)：一是省煤器防磨板變形，煙氣沿爐墻磨損彎頭部位，導(dǎo)致省煤器彎頭泄漏；二是省煤器直管間采用扁鋼連接。鍋爐在開(kāi)停爐或升降負(fù)荷時(shí)，由于直管段與彎頭部位所受應(yīng)力不同，扁鋼焊接部位容易拉裂，致使省煤器泄漏。

4.1.2 鍋爐設(shè)備簡(jiǎn)介

延安煉油廠現(xiàn)有的3臺(tái)鍋爐，是由無(wú)錫華光鍋爐股份有限公司制造的UG-75/3.82-M41循環(huán)流化床鍋爐，采用中溫旋風(fēng)分離器，爐膛為模式水冷壁結(jié)構(gòu)，過(guò)熱器分高、低二級(jí)過(guò)熱器，中間設(shè)噴水減溫器，尾部設(shè)二級(jí)省煤器和一、二次風(fēng)預(yù)熱器。

改進(jìn)后鍋爐滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)省煤器吸熱量達(dá)到3640 kJ/kg，基本與設(shè)計(jì)值一樣。改進(jìn)后在75 t/h負(fù)荷時(shí)省煤器出口煙氣溫度226℃左右，省煤器區(qū)域的煙溫由330℃，降低到315℃以下，降低了15℃左右。由于排煙溫度提高，鍋爐熱效率達(dá)到設(shè)計(jì)值的情況下鍋爐運(yùn)行更加安全可靠。省煤器改進(jìn)工作很好地完成了課題的預(yù)定目標(biāo)。

5 總結(jié)

5.1 省煤器改造后的效果

（1）光管錯(cuò)列式代替膜式結(jié)構(gòu)，管束對(duì)煙氣流動(dòng)的擾動(dòng)加強(qiáng)，傳熱系數(shù)增大，減少受熱面積的布置，使鍋爐尾部的低溫受熱面煙氣的溫度升高，提高了煙氣的排煙溫度，達(dá)到了預(yù)定的效果。

（2）省煤器采用光管錯(cuò)列式布置后，使煙氣的流場(chǎng)發(fā)生變化，各個(gè)流動(dòng)之間發(fā)生調(diào)整和相互竄動(dòng)，使省煤器具有自清灰能力，積灰狀況明顯改善。吹灰裝置得到了改進(jìn)，也使得積灰減輕。

（3）省煤器改造后，采用的彎管壁厚增加，防磨效果好。管子采用先進(jìn)的制造工藝，使得管子的缺陷減少，提高了管子的使用壽命。降低了爆管幾率。

（4）管束之間通過(guò)管夾來(lái)支撐，避免了膜式省煤器膜片與管束之間由于焊接而在焊接處產(chǎn)生的泄漏現(xiàn)象。

（5）上、下級(jí)省煤器之間增加了中間集熱器，改善了管束的受熱不均衡性。

總之，運(yùn)行實(shí)績(jī)證明，省煤器改進(jìn)效果明顯。通過(guò)尾部受熱面省煤器的改造和整個(gè)爐膛的改造使鍋爐排煙溫度由110℃左右提高到130℃左右，提高了20℃，提高了鍋爐安全運(yùn)行的可靠性，而鍋爐的熱效率和耗煤量在改造前后基本沒(méi)有變化。省煤器改進(jìn)工作很好地完成了課題的預(yù)定目標(biāo)。endprint

5.2 省煤器存在的主要問(wèn)題及解決措施

（1）省煤器的爆漏是影響鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要原因之一，要深入仔細(xì)地研究。

（2）省煤器爆管的原因主要是磨損、腐蝕、振動(dòng)。其中磨損是最主要的原因。

（3）磨損引起爆管中，飛灰磨損是主要原因，主要包括飛灰濃度、煙氣流速、飛灰的磨損性能等方面。省煤器布局不合理、結(jié)構(gòu)不合理也會(huì)導(dǎo)致磨損。

（4）飛灰磨損的性能與灰硬度、金屬硬度、灰分含量和形狀、煙氣溫度有密切聯(lián)系。

（5）煙氣速度、氣流湍度、煙氣成分、省煤器壁溫都對(duì)磨損有影響。

（6）煙氣走廊的形成也造成省煤器局部煙速過(guò)大引起磨損。

（7）省煤器的布局、結(jié)構(gòu)對(duì)磨損也有較大影響。

（8）解決磨損的方法有：運(yùn)行中合理控制煙氣流速，降低煤質(zhì)灰分，適當(dāng)控制燃煤粒度，盡量避免超負(fù)荷運(yùn)行以及使用防磨涂料，合理搭配一、二次風(fēng)量。

（9）腐蝕分為酸腐蝕和氧腐蝕，省煤器的腐蝕大都是低溫的酸腐蝕。

參考文獻(xiàn)：

[1] Rong-Hua Yeh. Optimum Finned Surfaces with Longitudinal Rectangular Fins[J].Enhanced Heat Transfer，2001（8）：279～289.

[2]劉武成.現(xiàn)代電站鍋爐技術(shù)及其改造[M].北京：中國(guó)電力出版社.2006，4.

[3]楚潔品，膜片管束傳熱特性的研究[J].東北電力學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，15 （1）：43～49 .

Analysis of Leak Reasons of 75t/h CFB Boiler Economizer and its

Plans for Optimization and Improvement

Zhang Feng

（Yan'an Oil Refinery， Luochuan 727406， China

）

Abstract： This article introduces the structure， classification and the design principle of boiler economizer in detail， and points out the main reasons of economizer tube burst are abrasion， corrosion and vibration. And then considering the problems of boiler economizer in Yan'an Oil Refinery， the article changes the structure of the economizer from the membrane type into the staggered arrangement of light pipethrough analysis and calculation， so as to make the optimized improvement to the economizer. The optimized economizer can improve the safety and reliaility of boiler operation. Finally， the article summarizes the retrofitting results of the economizer and analyzes the main problems of the economizer and the solving measures.

Key words： economizer； abrasion； leak； fly ash erosion； optimization and improvementendprint

5.2 省煤器存在的主要問(wèn)題及解決措施

（1）省煤器的爆漏是影響鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要原因之一，要深入仔細(xì)地研究。

（2）省煤器爆管的原因主要是磨損、腐蝕、振動(dòng)。其中磨損是最主要的原因。

（3）磨損引起爆管中，飛灰磨損是主要原因，主要包括飛灰濃度、煙氣流速、飛灰的磨損性能等方面。省煤器布局不合理、結(jié)構(gòu)不合理也會(huì)導(dǎo)致磨損。

（4）飛灰磨損的性能與灰硬度、金屬硬度、灰分含量和形狀、煙氣溫度有密切聯(lián)系。

（5）煙氣速度、氣流湍度、煙氣成分、省煤器壁溫都對(duì)磨損有影響。

（6）煙氣走廊的形成也造成省煤器局部煙速過(guò)大引起磨損。

（7）省煤器的布局、結(jié)構(gòu)對(duì)磨損也有較大影響。

（8）解決磨損的方法有：運(yùn)行中合理控制煙氣流速，降低煤質(zhì)灰分，適當(dāng)控制燃煤粒度，盡量避免超負(fù)荷運(yùn)行以及使用防磨涂料，合理搭配一、二次風(fēng)量。

（9）腐蝕分為酸腐蝕和氧腐蝕，省煤器的腐蝕大都是低溫的酸腐蝕。

參考文獻(xiàn)：

[1] Rong-Hua Yeh. Optimum Finned Surfaces with Longitudinal Rectangular Fins[J].Enhanced Heat Transfer，2001（8）：279～289.

[2]劉武成.現(xiàn)代電站鍋爐技術(shù)及其改造[M].北京：中國(guó)電力出版社.2006，4.

[3]楚潔品，膜片管束傳熱特性的研究[J].東北電力學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，15 （1）：43～49 .

Analysis of Leak Reasons of 75t/h CFB Boiler Economizer and its

Plans for Optimization and Improvement

Zhang Feng

（Yan'an Oil Refinery， Luochuan 727406， China

）

Abstract： This article introduces the structure， classification and the design principle of boiler economizer in detail， and points out the main reasons of economizer tube burst are abrasion， corrosion and vibration. And then considering the problems of boiler economizer in Yan'an Oil Refinery， the article changes the structure of the economizer from the membrane type into the staggered arrangement of light pipethrough analysis and calculation， so as to make the optimized improvement to the economizer. The optimized economizer can improve the safety and reliaility of boiler operation. Finally， the article summarizes the retrofitting results of the economizer and analyzes the main problems of the economizer and the solving measures.

Key words： economizer； abrasion； leak； fly ash erosion； optimization and improvementendprint

5.2 省煤器存在的主要問(wèn)題及解決措施

（1）省煤器的爆漏是影響鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要原因之一，要深入仔細(xì)地研究。

（2）省煤器爆管的原因主要是磨損、腐蝕、振動(dòng)。其中磨損是最主要的原因。

（3）磨損引起爆管中，飛灰磨損是主要原因，主要包括飛灰濃度、煙氣流速、飛灰的磨損性能等方面。省煤器布局不合理、結(jié)構(gòu)不合理也會(huì)導(dǎo)致磨損。

（4）飛灰磨損的性能與灰硬度、金屬硬度、灰分含量和形狀、煙氣溫度有密切聯(lián)系。

（5）煙氣速度、氣流湍度、煙氣成分、省煤器壁溫都對(duì)磨損有影響。

（6）煙氣走廊的形成也造成省煤器局部煙速過(guò)大引起磨損。

（7）省煤器的布局、結(jié)構(gòu)對(duì)磨損也有較大影響。

（8）解決磨損的方法有：運(yùn)行中合理控制煙氣流速，降低煤質(zhì)灰分，適當(dāng)控制燃煤粒度，盡量避免超負(fù)荷運(yùn)行以及使用防磨涂料，合理搭配一、二次風(fēng)量。

（9）腐蝕分為酸腐蝕和氧腐蝕，省煤器的腐蝕大都是低溫的酸腐蝕。

參考文獻(xiàn)：

[1] Rong-Hua Yeh. Optimum Finned Surfaces with Longitudinal Rectangular Fins[J].Enhanced Heat Transfer，2001（8）：279～289.

[2]劉武成.現(xiàn)代電站鍋爐技術(shù)及其改造[M].北京：中國(guó)電力出版社.2006，4.

[3]楚潔品，膜片管束傳熱特性的研究[J].東北電力學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，15 （1）：43～49 .

Analysis of Leak Reasons of 75t/h CFB Boiler Economizer and its

Plans for Optimization and Improvement

Zhang Feng

（Yan'an Oil Refinery， Luochuan 727406， China

）

Abstract： This article introduces the structure， classification and the design principle of boiler economizer in detail， and points out the main reasons of economizer tube burst are abrasion， corrosion and vibration. And then considering the problems of boiler economizer in Yan'an Oil Refinery， the article changes the structure of the economizer from the membrane type into the staggered arrangement of light pipethrough analysis and calculation， so as to make the optimized improvement to the economizer. The optimized economizer can improve the safety and reliaility of boiler operation. Finally， the article summarizes the retrofitting results of the economizer and analyzes the main problems of the economizer and the solving measures.

Key words： economizer； abrasion； leak； fly ash erosion； optimization and improvementendprint