75t/h CFB鍋爐省煤器泄漏原因分析及改造方案研究

張峰

摘要：對鍋爐省煤器的結構、分類以及設計原理進行了詳細介紹，分析了省煤器爆管的主要原因：磨損、腐蝕、振動。針對延安煉油廠鍋爐省煤器遇到的問題，對其進行了優化改進，通過分析及計算，改變省煤器的結構，由膜式改為光管錯列式布置。改造后達到了預期的效果：提高了鍋爐運行的安全可靠性。最后總結了省煤器改造后的效果，并且對于省煤器存在的主要問題及解決措施進行了分析總結。

關鍵詞：省煤器；磨損；泄漏；飛灰沖蝕；優化改進

中圖分類號：TK219

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2014）06029506

1 引言

1.1 CFB 鍋爐概述

循環流化床鍋爐從20世紀80年代開始發展，其因為高效、污染低、對煤種適應性強、綜合利用率高、變負荷能力強、排放物污染小等優點，得到了迅速的發展。

典型循環流化床鍋爐的流程如圖1所示。

圖1 典型的循環流化床鍋爐原理

1.2 研究內容

本文的主要研究內容是對延安煉油廠3臺75t/h循環流化床鍋爐省煤器泄露原因進行分析，提出改進方案，并加以實施。這項研究有望延長鍋爐的運行周期，降低運行成本，提高運行的可靠性。

2 鍋爐省煤器簡介

2.1 省煤器的作用

省煤器的作用有以下三點：

（1）吸收低溫煙氣的熱量，降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節省燃料；

（2）減少蒸發受熱面吸熱量，減少造價成本；

（3）提高了進入汽包的給水溫度，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力。

2.2 省煤器的分類

根據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。

根據制造材料的不同，可分為鋼管式和鑄鐵式兩類。

根據排煙與給水的相對流向不同，可以分為：順流式、逆流式和混合式3種。

根據結構形式不同，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 省煤器的構造

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

3.5 預防鍋爐磨損泄漏的措施

（1）利用停爐機會對重點磨損部位進行防磨防爆檢查。

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

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

（4）加強燃煤及運行管理。燃用煤種應接近設計煤種，且要相對穩定。

（5）提高設備檢修維護水平。應嚴格控制鍋爐尾部煙道的嚴密性，若負壓燃燒室鍋爐漏風嚴重，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，因此應及時發現并堵漏，并在運行中控制好爐膛負壓，提高爐墻的保溫密封質量。

3.6 小結

主要對鍋爐省煤器泄露的各種原因進行了分析，首先從設計、制造、安裝、維修和運行幾方面進行了簡要分析，接下來從磨損、腐蝕和振動三個方面進行了全面系統的分析，對鍋爐省煤器的泄露原因作了深入的解釋。

4 省煤器優化改進

4.1 省煤器改進項目介紹

4.1.1 改進項目概況

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

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

4.1.2 鍋爐設備簡介

延安煉油廠現有的3臺鍋爐，是由無錫華光鍋爐股份有限公司制造的UG-75/3.82-M41循環流化床鍋爐，采用中溫旋風分離器，爐膛為模式水冷壁結構，過熱器分高、低二級過熱器，中間設噴水減溫器，尾部設二級省煤器和一、二次風預熱器。

改進后鍋爐滿負荷時省煤器吸熱量達到3640 kJ/kg，基本與設計值一樣。改進后在75 t/h負荷時省煤器出口煙氣溫度226℃左右，省煤器區域的煙溫由330℃，降低到315℃以下，降低了15℃左右。由于排煙溫度提高，鍋爐熱效率達到設計值的情況下鍋爐運行更加安全可靠。省煤器改進工作很好地完成了課題的預定目標。

5 總結

5.1 省煤器改造后的效果

（1）光管錯列式代替膜式結構，管束對煙氣流動的擾動加強，傳熱系數增大，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，達到了預定的效果。

（2）省煤器采用光管錯列式布置后，使煙氣的流場發生變化，各個流動之間發生調整和相互竄動，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，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）管束之間通過管夾來支撐，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生的泄漏現象。

（5）上、下級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，運行實績證明，省煤器改進效果明顯。通過尾部受熱面省煤器的改造和整個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℃，提高了鍋爐安全運行的可靠性，而鍋爐的熱效率和耗煤量在改造前后基本沒有變化。省煤器改進工作很好地完成了課題的預定目標。endprint

5.2 省煤器存在的主要問題及解決措施

（1）省煤器的爆漏是影響鍋爐安全經濟運行的重要原因之一，要深入仔細地研究。

（2）省煤器爆管的原因主要是磨損、腐蝕、振動。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、結構不合理也會導致磨損。

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

（5）煙氣速度、氣流湍度、煙氣成分、省煤器壁溫都對磨損有影響。

（6）煙氣走廊的形成也造成省煤器局部煙速過大引起磨損。

（7）省煤器的布局、結構對磨損也有較大影響。

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

（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：

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

[2]劉武成.現代電站鍋爐技術及其改造[M].北京：中國電力出版社.2006，4.

[3]楚潔品，膜片管束傳熱特性的研究[J].東北電力學院學報，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題及解決措施

（1）省煤器的爆漏是影響鍋爐安全經濟運行的重要原因之一，要深入仔細地研究。

（2）省煤器爆管的原因主要是磨損、腐蝕、振動。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、結構不合理也會導致磨損。

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

（5）煙氣速度、氣流湍度、煙氣成分、省煤器壁溫都對磨損有影響。

（6）煙氣走廊的形成也造成省煤器局部煙速過大引起磨損。

（7）省煤器的布局、結構對磨損也有較大影響。

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

（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：

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

[2]劉武成.現代電站鍋爐技術及其改造[M].北京：中國電力出版社.2006，4.

[3]楚潔品，膜片管束傳熱特性的研究[J].東北電力學院學報，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題及解決措施

（1）省煤器的爆漏是影響鍋爐安全經濟運行的重要原因之一，要深入仔細地研究。

（2）省煤器爆管的原因主要是磨損、腐蝕、振動。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、結構不合理也會導致磨損。

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

（5）煙氣速度、氣流湍度、煙氣成分、省煤器壁溫都對磨損有影響。

（6）煙氣走廊的形成也造成省煤器局部煙速過大引起磨損。

（7）省煤器的布局、結構對磨損也有較大影響。

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

（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：

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

[2]劉武成.現代電站鍋爐技術及其改造[M].北京：中國電力出版社.2006，4.

[3]楚潔品，膜片管束傳熱特性的研究[J].東北電力學院學報，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