劉煒

摘 要：為了提高陡河電廠8號(hào)爐省煤器的耐磨損壽命，將省煤器原來的光管管束改為膜式管束。膜式省煤器是近年來在我國(guó)廣泛推廣的新型技術(shù)。從結(jié)構(gòu)上看，膜式管排將煙道分割成若干個(gè)小的煙氣通道，起到均布煙氣流速場(chǎng)的作用。膜式省煤器的耐磨能力強(qiáng)，普遍認(rèn)為的理由是含灰煙氣在膜式管排形成的小煙氣流道內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)。煙氣中大的灰顆粒趨于中間，極細(xì)的灰顆?？拷軣崦媪鲃?dòng)。大顆粒飛灰的趨中效應(yīng)是膜式省煤器的耐磨機(jī)理。通過改造前、后運(yùn)行值及設(shè)計(jì)值的對(duì)比，改造對(duì)鍋爐效率未產(chǎn)生不利的影響，同時(shí)提高了燃燒的穩(wěn)定性，說明煙氣的熱量對(duì)給水及空氣的分配是合理的。

關(guān)鍵詞：省煤器；膜式；磨損；傳熱系數(shù)；應(yīng)力；吊掛管

1 基本情況介紹

陡河電廠8號(hào)爐是哈爾濱鍋爐廠制造的HG-670/140-9型爐，1987年10月投運(yùn)。該爐的省煤器分兩級(jí)布置，高溫省煤器布置在尾部煙道內(nèi)冷段再熱器與高溫空氣預(yù)熱器之間，低溫省煤器布置在高、低溫空氣預(yù)熱器之間。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，省煤器的磨損泄漏是一個(gè)十分突出的問題，影響機(jī)組的安全運(yùn)行。1991年9月低溫省煤器發(fā)生第一次磨損泄漏，做堵管處理。由此看來，其耐磨損壽命比較短。從省煤器的檢查情況看，磨損是較為嚴(yán)重的，管壁的磨損量達(dá)到2mm的發(fā)現(xiàn)多處。為了提高省煤器的耐磨損壽命，對(duì)該爐的省煤器做了全面技術(shù)改造，將原來的光管管束改為膜式管束。

膜式省煤器是近年來在我國(guó)廣泛推廣的新型技術(shù)。從結(jié)構(gòu)上看，膜式管排將煙道分割成若干個(gè)小的煙氣通道，起到均布煙氣流速場(chǎng)的作用。光管省煤器磨損泄漏的經(jīng)驗(yàn)證明，造成受熱面管壁嚴(yán)重磨損的一個(gè)關(guān)鍵因素是煙氣流速場(chǎng)的不均勻分布。即使設(shè)計(jì)煙速較低的受熱面，由于流速場(chǎng)分布不均，也會(huì)造成嚴(yán)重的磨損。膜式省煤器的耐磨能力強(qiáng)，普遍認(rèn)為的理由是含灰煙氣在膜式管排形成的小煙氣流道內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)。煙氣中大的灰顆粒趨于中間，極細(xì)的灰顆?？拷軣崦媪鲃?dòng)。而大顆粒飛灰的趨中效應(yīng)正是膜式省煤器的耐磨機(jī)理。

2 膜式省煤器的改造設(shè)計(jì)

由于采用膜式省煤器是為了提高耐磨能力，所以從熱力參數(shù)上應(yīng)力求不發(fā)生較大變動(dòng)為原則。原裝的光管省煤器管排全部使用Φ32×4的#20鋼管，錯(cuò)列布置。本改造中為提高膜式管排的剛度，同時(shí)也為加工制造的便利，采用Φ38×4.5規(guī)格的#20鋼管。原設(shè)計(jì)管排采用雙管圈結(jié)構(gòu)，每個(gè)管排有4個(gè)安裝焊口。本設(shè)計(jì)中簡(jiǎn)化了管排的結(jié)構(gòu)，采用單管圈結(jié)構(gòu)，每個(gè)管排減少2個(gè)安裝焊口。簡(jiǎn)化了管排的加工程序，也減少了安裝工作量。

改造前、后省煤器的結(jié)構(gòu)、煙速及水速變化對(duì)比見表1。

從中可以看出，改造前、后按設(shè)計(jì)煤種及額定負(fù)荷計(jì)算，煙速及水速都有所提高。高、低溫段的煙速分別提高了0.69m/s和0.74m/s。提高煙速出于兩個(gè)方面的考慮。一是膜式省煤器的熱工計(jì)算還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)其他廠的改造經(jīng)驗(yàn)，膜式省煤器的傳熱系數(shù)要比普通光管的低15-20%。因此提高煙速可以有效地提高傳熱系數(shù)，彌補(bǔ)膜式省煤器的這一不足。二是本改造中管排使用Φ38×4.5單管圈結(jié)構(gòu)，煙速較低時(shí)就要使管排布置得稀疏，工質(zhì)的通流面積減小，水速提高，壓力損失大，是不利的。所以盡可能地選取較高的煙速，多布置管排以取得較低的水速。水速提高后，經(jīng)水力計(jì)算，省煤器的壓力損失為0.27MPa（2.79Kg/cm2），占汽包工作壓力的1.78%，符合規(guī)范的要求。

由于膜式省煤器的換熱面積多加了鰭片兩側(cè)的面積，所以同原來的光管面積相比增加的幅度較大，高、低溫段分別增加了65.7%和77.3%。在膜式省煤器的設(shè)計(jì)中其難點(diǎn)就是換熱面積的確定。原因是沒有標(biāo)準(zhǔn)的熱力計(jì)算方法，其傳熱系數(shù)不能準(zhǔn)確地計(jì)算。如果換熱面積誤差較大就會(huì)造成排煙溫度及熱風(fēng)溫度的較大變化，并給鍋爐運(yùn)行帶來其他的問題。

改造設(shè)計(jì)中另一個(gè)值得注意的問題是吊掛管及支撐梁的強(qiáng)度核算。高溫段的全部管排通過其出口聯(lián)箱懸掛在吊掛管的下端，其上還吊掛著冷段再熱器的全部管排。改造后高溫省煤器的重量載荷由70383Kg增至100474Kg，增加了30.1噸的重量載荷。因此，必須校核吊掛管的工作應(yīng)力。

低溫省煤器采用鋼梁支撐和吊掛的方式，管排的下片由下側(cè)梁支撐，上片由上側(cè)粱吊掛。改造后總的重量載荷增加了54.2噸，為了使粱的剛度不降低，通過計(jì)算加大了梁的截面尺寸，其高度由200mm增至270mm，截面的寬度不變。表2列出了重量載荷及力學(xué)性能的變化情況。

改后吊掛管的重量載荷增加了15.8%，而最大工作應(yīng)力僅增加了6.8%，使用了許用應(yīng)力的47%，結(jié)論是安全可靠的。支撐梁的截面尺寸加大后截面慣性矩增加了一倍以上，剛度增大，橈度亦比原來的小。上側(cè)粱原來布置在上片管排之上，工作溫度高。改后將上側(cè)粱布置在上片管排之下，既便于安裝，又降低了材料的工作溫度，并將材質(zhì)由16Mn降為A3鋼。

鰭片管的制造采用自動(dòng)埋弧焊。我廠建成的焊接生產(chǎn)線可生產(chǎn)出高質(zhì)量的鰭片管。制造工藝中應(yīng)注意兩個(gè)問題，鰭片的起弧點(diǎn)應(yīng)同管端錯(cuò)開10mm以便于坡口的加工。另一個(gè)工藝中的問題，管子的下料尺寸一定要大于設(shè)計(jì)尺寸，因?yàn)楣茏雍附幽て髸?huì)發(fā)生一定量的收縮。如按照設(shè)計(jì)尺寸下料則會(huì)造成廢品，達(dá)不到設(shè)計(jì)尺寸。

3改造后的熱力試驗(yàn)結(jié)果

鍋爐尾部煙道高溫省煤器以下順序布置高溫空氣預(yù)熱器、低溫省煤器和低溫空氣預(yù)熱器。煙氣的熱量分配給省煤器的給水和空氣預(yù)熱器的空氣。所以給水溫升、熱風(fēng)溫度及排煙溫度是判斷改造效果的主要參數(shù)。表3列出了改造前、后的運(yùn)行值及設(shè)計(jì)值。

從表3的數(shù)據(jù)對(duì)比看，影響鍋爐效率的排煙溫度同改前的運(yùn)行值比較，在冷風(fēng)溫度低6.8℃條件下降低7.6℃；冷風(fēng)溫度低4.8℃條件下降低2.6℃?？偟膩碚f，排煙溫度未產(chǎn)生上升的趨勢(shì)，不會(huì)影響鍋爐的效率。熱風(fēng)溫度改后有所提高，對(duì)燃燒的穩(wěn)定是有利的。給水溫升同設(shè)計(jì)值吻合較好，未產(chǎn)生較大的波動(dòng)。

4 結(jié)束語

陡河電廠8號(hào)爐省煤器改為膜式管束后，通過改造前、后運(yùn)行值及設(shè)計(jì)值的對(duì)比，改造對(duì)鍋爐效率未產(chǎn)生不利的影響。同時(shí)提高了燃燒的穩(wěn)定性，說明煙氣的熱量對(duì)給水及空氣的分配是合理的。

綜合以上所述，本改造達(dá)到了對(duì)熱力參數(shù)預(yù)計(jì)的要求。膜式省煤器的耐磨損壽命從理論計(jì)算上來看約在20年左右。