
鍋爐省煤器是鍋爐節(jié)能的重要裝置,改進(jìn)省煤器的結(jié)構(gòu),提高燃燒效率是鍋爐節(jié)能的一項(xiàng)重要措施。
一、鍋爐存在的問題
(1)由于煤質(zhì)比較差,煤的揮發(fā)分比較低,著火性能比較差,燃燒穩(wěn)定性變差,鍋爐爐膛溫度不穩(wěn)定,出現(xiàn)爐膛溫度忽高忽低現(xiàn)象。更有甚者出現(xiàn)點(diǎn)不著火的現(xiàn)象,爐膛溫度過低,只有再通過向爐膛投油,幫其助燃來提高其爐膛溫度。
(2)積灰嚴(yán)重。原設(shè)計尾部受熱面是螺旋肋片管,燃料灰分比較大,積灰嚴(yán)重,機(jī)組剛投產(chǎn)時與設(shè)計值相比排煙溫度就高,一般情況下排煙溫度達(dá)到130℃左右,省煤器吸熱量減少,根本提高不了鍋爐的熱效率,煤中的灰分高,相對可燃成分的比例就減少,而燃燒時灰分本身的加熱和分解還要吸收熱量,灰分高的煤往往容易夾雜燒不透的可燃物,造成燃料的損失,并向大氣排放數(shù)以億計的高溫廢氣,污染環(huán)境。
(3)泄漏頻繁。電廠2#鍋爐累計運(yùn)行將近10年,有些受熱面磨損嚴(yán)重,泄漏問題逐年增多,尤其是省煤器省煤器設(shè)計壁厚余量較小,彎頭彎曲半徑小,加工缺陷多,由于積灰嚴(yán)重,省煤器受熱不均,造成局部過熱,出現(xiàn)爆管事故。造成了電廠的檢修費(fèi)用增加。
(4)排煙溫度過高,尾部受熱面的沒有很好的起到換熱的作用,煙氣溫度沒有得到很大降低,出項(xiàng)了排煙溫度過高。為了增強(qiáng)傳熱并提高結(jié)構(gòu)的緊湊性,大部分現(xiàn)在安裝的鍋爐的省煤器則采用了鰭片管、肋片管和膜式受熱面。坑口電廠鍋爐省煤器改造前的結(jié)構(gòu)就是肋片管結(jié)構(gòu)。
電廠2#爐原設(shè)計的省煤器是有54排(108根)φ42的螺旋肋片蛇形管組成,呈縱向錯列逆流布置,其橫向節(jié)距 120mm,縱向節(jié)距為90mm,進(jìn)出口聯(lián)箱都布置在煙道中,加熱后的給水通過聯(lián)接管引致汽包,肋片管省煤器主要優(yōu)點(diǎn)是熱交換面積明顯增大,這對縮小省煤器的體積、減少材料消耗很有意義。主要缺點(diǎn)是積灰比較嚴(yán)重。而坑口電廠燃燒的燃料灰分比較大,省煤器積灰嚴(yán)重,造成省煤器爆管比較頻繁,影響鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。省煤器管內(nèi)水速應(yīng)維持在一定范圍內(nèi),水速過高增加給水泵耗電量,水速過低金屬冷卻難于保證,且引起蛇形管中的空氣停滯。為此,在額定負(fù)荷下,對于非沸騰式省煤器要求水速不低于0.3m/s,對于沸騰式省煤器要求水速不應(yīng)低于1m/s。
二、省煤器爆管原因分析
(1)設(shè)計因素。一是鍋爐設(shè)計中存在的問題。二是設(shè)計選用受熱面系數(shù)不合理,使?fàn)t膛出口煙溫實(shí)測值比設(shè)計值高。三是省煤器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和布置不合理。四是設(shè)計的煙速不合理,若設(shè)計的煙速過高,磨損嚴(yán)重。若煙速太低,飛灰易于在管壁上沉淀,所以必須保證合適的煙速。
(2)從制造、安裝、維修方面的因素。一是管材本身存在缺陷、質(zhì)量差。二是安裝不合格。三是施工焊接質(zhì)量問題。
(3)運(yùn)行狀況因素。一是給水品質(zhì)不良。二是燃燒煤種偏離設(shè)計煤種。三是受熱面外部積灰加重導(dǎo)致省煤器換熱不良,加劇煙氣對管子的磨損、腐蝕。四是管束振動,形成永久變形。
三、省煤器改造方案的設(shè)計
方案1:進(jìn)行設(shè)備大改動,采用順列布置,順列布置增加了管數(shù),受熱面在原有的基礎(chǔ)上增加約25%的受熱面,省煤器管圈荷重增加30%,省煤器吊掛荷重增加約32%,考慮大修后清灰方式有所改善,該方案可使省煤器出口煙溫降低15℃~20℃。
方案2:為了使設(shè)備不至于改動太大,仍采用錯列布置,擴(kuò)大空間,增加管數(shù),調(diào)整縱橫向節(jié)距,其縱向節(jié)距越小,氣流擾動越大,氣流沖刷管子背風(fēng)面的作用越強(qiáng),管子上的積灰越少,自清灰能力越強(qiáng),雖然錯列布置時,在相同空間的情況下,管數(shù)減少,受熱面減少但傳熱系數(shù)較高,考慮到螺旋肋片管積灰嚴(yán)重,換熱效果不好,改進(jìn)方案主要是增加35%的受熱面,可以使省煤器的出口煙溫降低18℃~22℃,提高了鍋爐的熱效率。由于燃料灰分比較大,改成光管錯排省煤器另外加裝了吹灰裝置,有原來的乙炔吹灰,改為超聲波吹灰。
方案1雖然增加了管數(shù)及受熱面比較多,但缺點(diǎn)是完全占去了檢修空間,安裝結(jié)構(gòu)非常難受,增加了以后檢修和更換管圈的的困難;另外,省煤器吊掛荷重增加了較多,降低了其安全性,受熱面增加過多,下部的受熱面清灰效果大大下降,受熱面的利用系數(shù)也下降了很多。
方案2雖然增加受熱面比較少,荷重較小,但是下部檢修空間有所改善,積灰狀況和傳熱效果也會明顯改善。該方案的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)改動比較大,焊接要求較高,需要對原有的各種連接管、異形管結(jié)構(gòu)和吊掛支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動。在保證焊接質(zhì)量要求的前提下,方案2切實(shí)可行。
四、省煤器的改進(jìn)效果
運(yùn)行實(shí)踐證明,電廠2#爐省煤器改進(jìn)效果明顯。大修竣工經(jīng)過一段時間的運(yùn)行,尾部受熱面的積灰狀況明顯得到了改善,省煤器區(qū)域的煙溫降和省煤器的吸熱量均達(dá)到了改進(jìn)設(shè)計值。
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