省煤器中的问题

省煤器设计中的问题

一、省煤器的作用及种类

1.1省煤器的作用

省煤器是汽水系统中的承压部件，其任务是利用锅炉尾部烟气的热量加热锅炉给水。锅炉采用省煤器后，会带来以下好处：

a.节省材料。

在现代锅炉中，燃料燃烧生成的高温烟气，虽经水冷壁，过热器和再热器的吸热，但其温度还很高，如直接排入大气，将造成很大的热损失。在锅炉尾部装设省煤器后，利用给水吸收烟气热量，可降低排烟温度，减少排烟热损失，提高锅炉效率，因而节省燃料。省煤器的名称也就由此而来。

b.改善了汽包的工作条件。

由于采用省煤器，提高了进入汽包的给水温度，减少了汽包壁与进水之间的温度差，也就减少了因温度差而引起的热应力。从而改善了汽包的工作条件，延长了使用寿命。c.降低了锅炉造价。

由于给水进入蒸发受热面之前，先在省煤器中加热，这样减少了水灾蒸发受热面中的吸热量。这就由管径较小、管壁较薄、价格较低的省煤器受热面代替了一部分管径较大、管壁较厚、价格较高的蒸发受热面，从而降低了锅炉造价。

因此，省煤器已是现代锅炉中不可缺少的部件。

1.2省煤器的种类

省煤器按使用材料可分为铸铁省煤器和钢管省煤器。铸铁省煤器强度低，不能承受高压，但耐磨耐腐蚀性较好，通常用在小容量锅炉上。目前，大容量锅炉广泛采用钢管省煤器，其优点是强度高，能承受冲击，工作可靠；同时传热性能好，重量轻，体积小，价格低廉。缺点是耐磨耐腐蚀性较差。

二、钢管式省煤器

1，钢管式省煤器的结构

钢管式省煤器结构是由许多并列的管径为42~51mm蛇形管与进、出口联箱组成。为使省煤器受热面结构紧凑，应力求减少管间距。省煤器管束的纵向节距s2受管子的最小弯曲半径的限制。当管子弯曲时，弯头的外侧管壁将变薄。弯曲半径愈小，外壁就愈薄，管壁强度降低的就愈多。通常，采用错列布置时，采用s1/d=2~2.5,s2/d=1~1.5;采用顺列布置时，s1/d=2~2.5,s2/d=2。

为便于检修，省煤器组的高度是有限制的。当管子为紧密布置（s2/d≤1.5）时，管组的高度不得大于1m；布置教稀时，则不得大于1.5m。如果省煤器受热面较多，沿烟气行程的高度较大时，就应将它分成几个管组。管组之间留有高度不小于600~800mm的空间。省煤器和其相邻的空气预热器间的空间高度应不小于800~1000mm,以便进行检修和清除受热面上

的积灰。

省煤器一般多卧式布置在尾部烟道中。这既有利于停炉排除积水、减轻停炉期间的腐蚀；也有利于改善传热，节约金属。其工作原理是水灾蛇形管内自下而上流动，烟气在管外自上而下横向冲刷管壁，以实现烟气与给水之间的热量交换。这种换热方式，由于水在蛇形管内自下而上流动便于排除空气，从而避免引起局部的氧气腐蚀。烟气在管外自上而下流动，这不但有助于吹灰，还使烟气与水呈逆向流动，从而增大传热平均温差，有利于对流传热。

大部分的省煤器都采用光管式受热面。但为了增强传热并提高结构的紧凑性，有相当一部分锅炉的省煤器则采用了鳍片管、肋片管、模式受热面等的结构。在金属耗量相等，且通风耗能也相等的情况下，焊有矩形鳍片的受热面体积要比光管受热面的体积小25%~30%。而采用轧制鳍片管的省煤器，其外形尺寸可缩小40%~50%。

膜片式省煤器的受热面是由在蛇形管直段部分焊有连续的钢条制作而成，扁刚条的厚度2~3mm。膜式省煤器的传热效果比光管省煤器好，且在同样传热情况下，前者的金属耗量要少，运行中可靠性也较高。

肋片管省煤器是在光管的外表面焊上环状或螺旋状肋片而制成的。这类省煤器传热面积增加幅度比鳍片和膜片式大、传热系数高，但当燃煤灰黏结性较强时，易出现堵灰现象，一般可用于灰分不黏结的燃料。

锅炉省煤器泄漏的原因与解决方法分析

锅炉连续出现省煤器泄漏事故，严重影响到机组的安全经济运行.为此对省煤器泄漏的原因进行分析，加大对煤粉细度的控制力度，增加了外侧锅炉省煤器的防磨瓦面积，提高了机组安全经济运行水平.本文对锅炉省煤器泄漏主要原因和机理进行了分析，并提出了预防措施•本文以电厂常用的高温高压锅炉为例，此锅炉采用悬挂型布置，配置貞流型燃烧器，燃烧器按四角布置，采用煤粉悬浮式燃烧。此锅炉已投产近10年，已经累计运行了超过2万小时。该锅炉配备的省煤器是非沸腾式的，为错列式布置，分为上下两级，此省煤器与锅炉的空气预热器进行交叉布置。下级锅炉省煤器分为4组沿着烟道的竖井深度和宽度的方向中心线进行对称型布置。

下级锅炉省煤器管共有132片，分为264根，它的规格为32X4,它的管材为20G。

—、泄漏的原因分析

1.1烟气走廊

下级锅炉省煤器两侧的U型弯处有烟气走廊，经实测，两侧的U型弯处之间的距离约为80mm，比初始设计值21imn大了很多，同时比省煤器距离前后墙的距离初始设计值60nm 也大了20mm。由于烟气走廊的阻力极小，烟气的流速比较大，通过计算可知，烟气的流速在锅炉下级省煤器的出口比上级锅炉省煤器的入口大了30%左右d因为系统的管子是金属材质，金属的磨损量与烟气的流速三次方成正比例关系，所以，在两侧U型弯管处的磨损更加严重。另外在制弯头的时候，弯头的壁厚比直管处薄，壁厚小于4 mm,上述一系列原因导致锅炉省煤器管子的弯头迎风面位置更加容笏发生磨损泄漏事故。

1.2实际应用的燃料性质与设计值差异

烟气流动的过程中起到磨损作用的是烟气中那些较大颗粒的飞灰，并且磨损的程度与总灰量密切相关。总灰量越大，灰粒对于省煤器管的撞击次数也越多，管壁的磨损程度越严重，而总灰量由燃料灰分和燃料的低位发热量决定。

该锅炉的设计煤种的基灰分为24.26%, 而实际燃烧的煤种应用基灰分约为39.50%; 煤粉的细度)设计值为2228，但实际煤粉的细度在30左右，这两项参数均与设计的煤种有较大的偏差p煤粉较粗、灰分较大，直接导致了灰粒和没有燃烧完全的燃料颗粒成倍增多，实际烟气中飞灰的浓度增大，这一原因也加剧了对锅炉省煤器管路的磨损a

1.3锅炉省煤器管束的排列方式与系统的安装质量

系统管路中烟气横向冲刷锅炉省煤器管时，管束的排列方式不同，管壁的受磨损情况也不尽相同。错列式样的管束排列受到的磨损程度要比顺列的管束严重，下排管束磨损程度要比上排大，并且气流自上向下攒动，灰粒将在重力的作用下速度将有可能大于烟气的速度，加剧颗粒冲击对管壁的磨损程度。该锅炉省煤器为错列布置，采用规格为32X4的钢管，管径较小，管体的刚性较差，管壁较薄，造成实际状况下蛇形管的排列不齐，同时安装不到位的原因，将难以保证整齐均匀的安装间距，以上原因也是导致锅炉省煤器管排中出现烟气走廊，致使局部管壁的金属磨损状况加剧。

1.4防磨措施设置的不究善

一般锅炉只是在下级锅炉省煤器两侧的U 型弯处，加装了有防磨作用的挡风板，由于下级锅炉省煤器的高度约为3200mm,上面设置的防磨装置对下面的U型弯处难以起到防磨的作用，因此，下级锅炉省煤器部的U型弯处磨损比较严重。

1.5锅炉燃烧工况的影响

锅炉运行过程中的燃烧进风量过大将会造成烟气量的加大，从而使磨损的速度增加。通过计算可知，锅炉省煤器中过量的空气系数由1.2增加至1.3时，管壁磨损量将增加25% 左右。

二、针对磨损泄漏的建议以及对策

在锅炉大修时对锅炉省煤器进行全面的检查，对所有的弯头进行提前更换并且加装U 型的护瓦在两排弯头之间加装阻力栅栏，尽可能的消除下级锅炉省煤器出口烟气走廊。对锅炉省煤器管喷涂防磨的涂料，B前已有锅炉做此种防止磨损喷漆处理，效果良好。加强对锅炉燃烧工况的调整和试验。要在保证安全和经济的运行前提下，来保证合适的进风配比和煤粉细度控制，将煤粉细度控制在设计值2228之间，用以改善锅炉内部的燃烧工况，减少烟气中没有燃烧完全的燃料颗粒含量。同时，在保证煤燃烧完全的前提下，适当的降低风量，并定期做漏风性试验，釆取措施，降低锅炉实际运行中的漏风率。更换竖井后墙