H型肋片省煤器在鍋爐中的應用

李加強

（華能大慶熱電有限公司，黑龍江 大慶 163159）

H型肋片省煤器在鍋爐中的應用

李加強

（華能大慶熱電有限公司，黑龍江 大慶 163159）

某電廠鍋爐由于運行時間較長，省煤器為膜式省煤器，磨損嚴重頻繁漏泄，造成較大經濟損失，針對這種狀況，結合該廠現在機組頻繁啟停機調峰的實際情況，省煤器現狀已經造成煙氣流通面積減少，煙氣流速增高，管壁的磨損加快，送、引風機單耗提高，降低省煤器的使用壽命，不能保證機組安全穩定運行。需進行改造，經考察決定采用H型肋片鰭片省煤器作為鍋爐省煤器選型設備。經過改型有效避免省煤器漏泄等不良事故隱患，帶來較大經濟效益。

膜式省煤器；H型肋片鰭片省煤器；改造

某電廠鍋爐為燃煤爐，省煤器為膜式省煤器。錯列布置的省煤器管規格為Φ32×4mm，鰭片厚度3mm，蛇形管束橫向節距為90mm，共計132.5排，縱向節距為45mm，材質為20G。給水由省煤器下集箱進入，與煙氣方向逆流至省煤器出口上集箱（兩根），再經過48根 Φ76×6mm的吊掛管至省煤器出口集箱。

1 改造前設備診斷

自投產運行到現在，鍋爐省煤器管存在不同程度的磨損，在鍋爐大修進行省煤器后彎更換1998個，并作防磨處理。省煤器管由于磨損減薄頻繁發生漏泄現象，共計泄漏13次。其中運行中爆管3次，停爐備用后進行檢查發現省煤器漏泄10次，這些漏泄部位集中在省煤器管排自上向下數1至5層管之間的上部迎風側直管段，管子嚴重磨損，且省煤器管排燒損變形比較嚴重，已不能保證各管排之間的間距均勻，不能再做翻身處理。雖然每次利用大小修和停爐檢查時機都進行管排間距調整，但是調整效果不好。利用鍋爐停爐備用機會對鍋爐省煤器管又一次進行了壁厚測量工作，掌握現在省煤器管的磨損程度。經測厚，省煤器管由原壁厚的4mm減薄至最薄1.2mm，還有磨損至1.3mm、1.5mm、1.7mm壁厚的管子不等。

針對省煤器管磨損漏泄情況，結合該廠現在機組頻繁啟停機調峰的實際情況，省煤器現狀已經造成煙氣流通面積減少，煙氣流速增高，管壁的磨損加快，送、引風機單耗提高，降低省煤器的使用壽命，不能保證機組安全穩定運行。

某電廠利用鍋爐大修期間對省煤器進行更新改造，以達到強化傳熱、減少磨損的目的。

2 鍋爐設計參數（100%負荷為設計負荷）

（1）鍋爐參數，如表1所示。

表1 鍋爐參數

（2）設計煤質：煙煤，如表2所示。

表2 設計煤質：煙煤

（3）省煤器原熱力計算，如表3所示。

表3 省煤器原熱力計算

（4）原省煤器結構計算，如表4所示。

表4 原省煤器結構計算

3 新設備技術改造可行性

（1）省煤器改造型式比較。如表5所示。

表5 省煤器改造型式比較

（2）關于影響省煤器受熱面積的因素。省煤器有錯列與順列兩種排列方式，對于相同煙速時，煙氣橫向流過錯列管束與順列管束的對流放熱系數αk是不一樣的，結合輻射放熱系數α^，傳熱系數k，順列管束只有錯列管束的2/3。因此，同樣的煙速順列管排要比錯列管排的面積增加約1/3倍。

鍋爐原設計為縱向膜式省煤器，采用Ф32×4mm管子，每米管重2.76kg，錯列管排，金屬耗量膜式省煤器部分為75t，如圖1所示，而采用H型肋片鰭片省煤器為順列管排，采用Ф38×4mm管子，每米管重3.36kg，當出口段不抬高時，金屬耗量H型肋片省煤器為90t。因此，當采用H型肋片省煤器時，由于管徑變粗，并按順列布置看，所耗用的金屬量是恰當的。經多方考察、設計選擇H型肋片省煤器作為某電廠鍋爐省煤器選型設備。

圖1 H型肋片省煤器結構簡圖

（3）H型肋片省煤器參數數據，如表6所示。

表6 H型肋片省煤器參數數據表

（4）技術參數，如表7所示。

表7 技術參數表

（5）技術分析。目前，在我國許多300MW容量以下的機組鍋爐上，都不同程度地存在著排煙溫度高，尾部受熱面磨損等現象。有的甚至嚴重影響了鍋爐和整個機組運行的安全性和經濟性。通常排煙溫度每升高10℃，鍋爐熱效率約降低0.55%，如果能將鍋爐排煙溫度降低15℃，一臺年運行7500h，負荷率80%的300MW機組，一年至少可以節約6000t煤左右。

縱觀這些鍋爐基本上都是采用了光管式省煤器的形式。實踐證明：光管式省煤器雖然其煙氣側傳熱效果較高，但單位體積內傳熱面積較小，所以需布置足夠多的省煤器，受熱面積才能有效地降低排煙溫度，但由于鍋爐尾部空間有限，過多的增加省煤器受熱面積，將導致鍋爐檢修面積減小，省煤器處煙速提高，省煤器磨損嚴重，對于鍋爐安全運行造成隱患。為此采用擴展式受熱面來取代光管式受熱面，以使在有限的空間內布置更多的傳熱面積，來增加省煤器的吸熱量，降低其出口煙溫，亦不失為一個有效方法。

H型肋片省煤器是在省煤器光管上把一對對肋片用自動電阻閃爆焊的方式焊接成型，其外形類似于低壓鍋爐的鑄鐵省煤器，它可以滿足鍋爐設計中對緊湊尾部結構的需要。它所布置的受熱面是同樣管徑和長度光管省煤器的6~9倍，它所占的空間是光管省煤器的50%~60%，能使鍋爐大大降低成本、節省費用。這種成本的節省不但使尾部結構緊湊減少省煤器管材的使用，節省了投資，而且使支吊結構的設計和安裝方面都更經濟。

H肋片省煤器排列呈順列布置。肋片自然形成通道，這不僅使省煤器不易積灰和沾污，保持管圈的傳熱性能，并與其它擴展受熱面形式省煤器比較煙氣阻力大大降低，這是H型肋片省煤器的最大特點。在相同熱負荷和煙速下，H型肋片省煤器比光管省煤器能節省40%的金屬重量，而壓降只有光管的一半。

H肋片省煤器自然形成的通道對采用蒸汽吹灰具有特別好的效果。因為兩邊筆直的通道可以防止蒸汽向兩側擴散，從而保證了最大的吹灰效果。對于螺旋鰭片省煤器和熱管空氣預熱器，最大的問題是積灰堵塞，而H型肋片省煤器是它的理想替代品。H肋片管上肋片的懸壁梁結構，氣流卡門旋渦作用產生自振蕩，從而減輕了灰塵的粘污程度。它同時也是防止省煤器磨損避免停爐損失和減少高維修費用的新結構。

H型肋片省煤器歸納下來其主要優點如下：①受熱面的肋化系數高，對于常用的38mm管子，焊接肋片高度28mm，肋化系數可達5.5以上。②肋片的溫度場比較均勻，對肋片金屬的利用好，有更好的換熱效果。和螺旋鰭片相比較，由于肋片和氣流流動方向平行灰粒不可能在肋片上沉淀，不會發生煙氣流動通道的堵塞。③可采用較高的氣流速度，以增強換熱效果，氣流速度提高后，灰粒所具有的動能，在灰粒與肋片的不斷撞擊中，組件逐漸消耗，受熱面不會產生磨損。④設計中受熱面的彎頭全部置于煙氣流動區外，完全排除了省煤器彎頭的磨損問題。

國外從20世紀50年代就開始了對H型肋片省煤器的研究，并從20世紀60年代以來大批應用于燃煤與燃油鍋爐上。隨著我國電力工業的發展，鍋爐容量不斷增大，目前已成批量地生產300MW、600MW鍋爐。其中的關鍵部位———省煤器也從光管發展到直鰭片、螺旋鰭片等多種結構形式。這其中一方面是由于隨著鍋爐容量增大尾部豎井受熱面布置有困難，要走強化傳熱擴展受熱面的路，另一方面也由于燃煤鍋爐抗磨的需要。然而對燃煤電廠，在煤種多變煤質變差等因素影響下，省煤器在運行中不斷產生磨損、堵灰、積灰，從而嚴重影響電廠的經濟安全可靠性。20世紀80年代，我國華能集團公司為福州和大連兩地電廠引進的整套發電設備中粉煤灰鍋爐的省煤器就是H型肋片管結構。該裝置運行十多年來，效果良好。

經過考察論證，為保證機組連續、長期安全運行，需對省煤器再次進行改造，決定采用H型肋片鰭片省煤器。并進行詳細的設備招標和設備安裝。經過一個月的努力安裝完成并投入使用，情況良好。

4 改造試驗記錄表

表8 改造試驗記錄表

表9 省煤器煙道煙速測量計算表

表10 風機單耗

5 結論

經過對省煤器重新改型和設計，得到了如下效果：①省煤器改造前、后煙氣流速變化：改造前省煤器煙道煙氣流速17.52m/s，改造后9.82m/s，改造后比改造前省煤器內，煙氣流速降低7.7m/s。②省煤器改造前、后風機單耗降低率：送風機0.78%；吸風機1.35%。③省煤器改造前、后漏風率甲測7.76%，乙側7.38%，分別降低了0.36%和0.68%。經過改型有效避免省煤器漏泄等不良事故隱患，每年可為某電廠節省啟停爐汽水損失和節約燃油100多萬元，節能每年約50萬元。

Application of H-type Fin Economizer in Boiler

LI Jia-qiang
（Huaneng Daqing Thermal Power Co.，Ltd.，Daqing，Heilongjiang 163159，China）

Due to the long running time of a power plant boiler，the economizer is a membrane type economizer，and serious wear and tear and frequent leakage result in a large economic loss.In view of this situation，based on the actual situation of the peak of the unit，the status quo of the economizer has caused the flue gas circulation area decreased，the flue gas flow rate increased，the wall of the wear and tear sped up，the improved consumption of delivery and induced fan unit and reduction of the life of the economizer，which can not guarantee the safe and stable operation of the unit.It needs to be modified，and the study decides to use H-fin fin finder as a boiler economizer selection equipment.After the modification，it can effectively avoid the leakage of coal accidents and other hidden accidents,bringing greater economic benefits.

membrane type economizer；H-fin fin finder

TK223

A

2095-980X（2017）04-0055-03

2017-03-07

李加強，男，大學本科，電力工程工程師，主要從事鍋爐技術管理工作。