H型省煤器在燃煤電廠中的應用

劉俊

(攀鋼集團釩鈦資源股份有限公司發電廠,四川攀枝花617012)

H型省煤器在燃煤電廠中的應用

劉俊

(攀鋼集團釩鈦資源股份有限公司發電廠,四川攀枝花617012)

分析了鍋爐省煤器磨損的原因，討論了減少省煤器磨損的措施，結合攀鋼發電廠省煤器磨損的情況，對擴展受熱面省煤器進行了比較，在使用H型省煤器后省煤器磨損得到進一步減輕，取得較好經濟效益。

鍋爐;省煤器;磨損;H型鰭片管

1 概述

攀鋼集團釩鈦資源股份有限公司發電廠（以下簡稱攀鋼發電廠）的鍋爐為HG-410/9.8-YMII型煤粉爐，設計采用光管式省煤器，為雙級、水和煙氣逆流布置方式。設計平均煙速6.7 m/s。

攀鋼發電廠的下級省煤器因磨損造成的泄漏發生頻繁，最多時一年達19次，電量損失上千萬度，啟停機耗油200 t左右。因此，研究下級省煤器磨損的原因，采取應對措施，減少省煤器泄漏次數，對于保證攀鋼公司用電和降低發電成本，是非常有必要的。

2 省煤器磨損的影響因素

2.1 煙氣速度

煙氣速度為省煤器磨損的首要因素，它主要與負荷高低、制粉系統運行時間、鍋爐配風量、爐膛漏風等有很大關系。當煙氣流速超過設計值，磨損急劇增加。但煙氣速度的降低會減少省煤器的換熱，過低的煙氣速度還造成積灰，因此，煙氣速度應控制在適當的范圍。

2.2 煙氣速度場分布不均勻

當省煤器管束安裝不均勻時，煙氣流通面積寬的煙氣流速和飛灰濃度大幅上升，會造成局部省煤器磨損加劇，即所謂的“煙氣走廊”效應。煙氣走廊部分的煙氣流速可以比其它位置快3～4倍，帶來的磨損可增加10余倍。

2.3 飛灰濃度

煙氣中飛灰濃度與入爐煤灰份成正比，入爐煤灰份大時，煙氣飛灰濃度高，磨損加劇。

2.4 飛灰磨損系數

飛灰磨損系數與灰的磨損性和管束結構特性有關。煤矸石的加入會加劇磨損。

順列布置對煙氣的流動阻力小，體積大，放熱系數小；而錯列布置體積小，放熱系數大，流動阻力大，磨損量也大。

2.5 灰粒特性

具有銳利棱角的灰粒比球形灰粒的磨損嚴重得多。灰粒越粗、越硬、磨損越嚴重。省煤器區域的煙氣溫度低，灰粒硬。所以尾部煙道下級省煤器的磨損是最大的。

2.6 金屬抗磨性

常用增加防磨片、電弧噴涂耐磨材料等工藝提高金屬抗磨性能。

2.7 飛灰管壁撞擊率

飛灰的顆粒越大，氣流粘性越小，氣流速度越大，管子直徑越小，撞擊率越大。

通過上述分析，煙氣流速和煙氣速度場的分布不均勻性是影響省煤器磨損的主要因素，而入爐煤的灰分、管子排列方式、金屬抗磨性等則是相對次要的因素。

3 對策

由于煤炭質量和機組運行時間不在控制范圍，要減弱省煤器磨損，主要的措施有：

降低煙氣流速、盡量消除煙氣走廊、提高金屬抗磨性、控制漏風、選用適當的管排結構、控制煤粉細度。

4 攀鋼發電廠省煤器磨損的原因分析

從表1可以看出：入爐煤呈現灰分逐年升高，熱值逐年降低的趨勢。通過分析，攀鋼發電廠省煤器磨損的主要原因是：

光管省煤器階段的主要原因在于長期高負荷運行以及長期使用劣質煤，使得下級省煤器長期承受過高流速的煙氣沖刷，縮短了其使用周期，而煙氣走廊則加速了下級省煤器的磨損，這幾方面一起造成下級省煤器頻繁泄漏。

表1 煤質變化情況表

5 省煤器改造思路

由于煤炭價格逐步走高，通過改變煤種的方法不經濟；調整煤粉細度，又受制粉系統出力的限制；只能通過對省煤器進行改造，在保證省煤器吸熱量的前提下，降低省煤器磨損，同時還要滿足現有省煤器的空間限制。

降低煙氣流速，可以大幅度降低省煤器磨損，但同時也會降低省煤器的換熱系數，為保持省煤器的吸熱量基本不變，就要增加換熱面積，在現場位置確定的情況下，要大幅度增加受熱面是不現實的，只能采用擴展受熱面的結構形式。

6 幾種擴展受熱面省煤器的比較

當前的擴展受熱面省煤器有膜式、螺旋肋片式和鰭片式（縱向），其比較如下：

表2 幾種擴展受熱面省煤器的性能比較

攀鋼發電廠目前采用的省煤器管長度超過5 m，由于采用單根縱向鰭片管，管排剛度較差，在制造、安裝過程中管排變形量大，很難保證均勻的間距，造成煙氣流速不均，在運行中管子也容易變形。縱向鰭片管省煤器的局部磨損難以避免，而H型鰭片管則可避免。

由于攀鋼發電廠現有煤種的灰分高，且灰中的SiO2及Al2O3的含量高（77.5%），屬于易積灰型，綜合其他因素，故選用H型鰭片管省煤器。

7 H型鰭片管特點及優點

7.1 H型鰭片管的特點

H型鰭片管（見圖1），亦稱H型肋片管，是把兩片中間有圓弧的鋼片對稱地與光管焊接在一起形成鰭片（肋片或蝶片），正面形狀頗象字母“H”，故稱為H型鰭片管。

圖1H型鰭片管外觀圖

H型鰭片管的兩個鰭片為矩形，近似正方形，其邊長約為光管的2倍。屬擴展的受熱面；H型鰭片管采用閃光電阻焊工藝方法，其焊接后焊縫熔合率高，焊縫抗拉強度大，具有良好的熱傳導性能。

7.2 H型鰭片管與縱向鰭片管的區別

攀鋼發電廠原采用的鰭片管為單根縱向鰭片管，鰭片沿管子方向，與煙氣流向一致；而H型鰭片管的鰭片與管子垂直，也與煙氣流向一致。H型鰭片管的鰭片擴展受熱面更大，劃分煙氣更均勻。

7.3 H型鰭片管省煤器的優點

H型鰭片管省煤器具有良好的防磨性能、抗積灰性能、換熱性能。

H型鰭片與管子垂直，把空間分成若干小的區域，對氣流有均流作用，鰭片焊在管子不易積灰的兩側，而氣流筆直地流動，氣流方向不改變，鰭片不易積灰。有助于降低鍋爐排煙溫度和節約引風機電耗。

8 改造效果

2011年10月3#機組大修期間，更換了H型鰭片管省煤器。在100 MW負荷，雙制粉運行，給水溫度224℃，空氣溫度27℃時，3#爐省煤器出口水溫296℃，比大修提高1℃左右；排煙溫度平均比大修前降低了19.7℃。

從改造后3#機組小修時停機檢查的情況看，磨損很小，比以往省煤器更換后的磨損要好，改造至今未發生泄漏。

8 經濟效益

排煙溫度降低19.7℃，鍋爐效率提高0.39個百分點，降低原煤耗2.9 g/kWh，3#爐2011年發電73127萬kWh，節約耗煤2150 t，按400元/t計算，年節省86萬元。

省煤器漏1次，損失電量110萬kWh，按0.2元/kWh計算，折合22萬元；啟停機物耗為11.5萬元。共計33.5萬元。少漏1次，節省33.5萬元。

[1]岑可法，周昊，池作和.大型電站鍋爐安全及優化運行技術[M].北京：中國電力出版社，2002.

[2]孫德創，宋行強.鍋爐省煤器磨損機理及防磨措施[J].山東大學學報（工學版）.2004年8月.

[3]呂薇等.電站鍋爐省煤器磨損因素分析及防磨建議[J].熱能動力工程.1997年3月.

[4]李新旺等.省煤器擴展受熱面結構型式的研究[J].電力學報.2001年第16卷第3期.

[5]張新生等.螺旋肋片管省煤器的防磨特性及優化設計[J].鍋爐制造.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

劉俊（1969-）男，大專學歷，助理工程師，現從事熱能動力技術管理工作。