燃煤电厂低低温省煤器MGGH改造工程关键技术问题

燃煤电厂低低温省煤器MGGH改造工程关键

技术问题

关键词：燃煤电厂省煤器 GGH

综述：由于烟气余热回收系统的传热温差小，为使受热面结构紧凑从而减小体积，并减少材料耗量，传热管必须采用扩展受热面强化传热。螺旋肋片管和H翅片管作为换热元件，由于制造工艺简单，能增大管外换热面积，强化传热，因而在常规锅炉设计与改造、利用中低温余热的余热锅炉以及其它换热设备中得到了广泛的应用。

1低温腐蚀

为了追求最大的换热效率，通常受热面采用逆流布置，烟气的低温段和工质的低温段重合。管壁温度有可能低于硫酸结露的露点温度，烟气中的硫酸蒸汽将冷凝沉积在烟气冷却器的冷端受热面上引起硫

酸露点腐蚀，因此，解决传热管低温腐蚀是首要难题，是必须解决的关键技术之一。

（1）烟气中SO2与SO3的含量

煤中的硫成分按其在燃烧过程中的可燃情况可分为可燃硫和不

可燃硫。煤中的黄铁矿硫、有机硫及元素硫均属于可燃硫，而硫酸盐硫在煤燃烧后沉积在灰渣中，是不可燃硫。但煤中硫酸盐硫含量很少，一般不超过0.2%，可燃硫在还原性气氛下还会生成少量的H2S，所以煤中硫燃烧后绝大部分转化为硫氧化物。

煤中S的析出速率与煤的种类和实验工况有关，S的含量、煤中

S的存在形式（高温S与低温S的比例）、燃烧气氛（过量空气系数）以及试验工况的温度等都对S的析出速率有很大的影响。

在实际锅炉燃烧中，一般都假定煤中的S全部反应生成SO2，但是引起低温腐蚀的却是SO3，SO3主要是通过以下几种途径形成的：燃烧反应，SO2与烟气中的O原子反应生成SO3；

催化反应，SO2在催化剂的作用下转化成SO3；锅炉烟气通道内的催化剂主要是灰中的V2O5和Fe2O3；

硫酸盐分解，一些碱金属硫酸盐在高温下会分解，从而产生SO3，但鉴于煤中此种硫酸盐的含量少，其生成的SO3也很少。

锅炉尾部烟气中只有0.5%~3%，最大不超过5%的SO2转化成SO3，在进行烟气酸露点计算时，常常假定2%的SO2转化成SO3。通常SO2与SO3含量的计算步骤为：

根据给定的燃料组成成分和过量空气系数，计算出烟气组成，SO2按2%的转化率计算SO3的含量。

（2）酸露点的计算

对于锅炉的烟气露点温度，国内外有大量的研究结果。由于锅炉的烟气结露问题复杂、研究价值大，所以有很多人从不同的侧重点进行了研究，研究结论差别很大。对于同一种烟气成分，应用不同的研究结论进行计算所得到的烟气露点温度差别很大。一般来讲，烟气露点温度和燃煤成分中的水分含量、硫含量、氢含量、灰分含量、发热量、炉膛燃烧温度、过量空气系数等因素有关，但这些因素的影响幅度不同，所以有的计算中会忽略有些因素的影响。

在众多酸露点计算公式中，苏联1973年锅炉热力计算标准方法中推荐的公式应用最广泛，也比较接近实际。烟气露点温度计算公式为：

（3）露点腐蚀的影响因素

影响露点腐蚀的因素很多，按照影响程度，可以认为，影响露点腐蚀速率最大的几个因素是燃料、转化率、酸沉积率、温度、材料。可以写成：

露点低温腐蚀速率=f(燃料，转化率，酸沉积率，温度，材料) 关于露点低温腐蚀，主要有以下几个结论：

腐蚀速率受控于酸冷凝沉积率，而不是酸和金属的反应速率；关键词：燃煤电厂省煤器 GGH 最大露点腐蚀速率并不是发生在露点温度，而是发生在露点温度之下10～30℃和水露点温度以下，

图1示出了腐蚀速度随壁温变化图；

图1腐蚀速度随壁温变化图

在锅炉受热面中，沿烟气流程，壁面的温度逐渐降低，当受热面壁温降到酸露点时，硫酸蒸汽开始凝结，引起腐蚀。开始时由于酸浓度很高，处于85%～95%，凝结酸量不多，因此腐蚀速度较低。随壁温降低，凝结酸量增加，因而腐蚀速度增加，腐蚀速度达到最大值点之后，随壁温进一步降低，酸浓度变低，达到60%～70%；腐蚀速度亦下降，在此浓度下达到腐蚀最轻点。

之后，当金属壁的温度再继续下降，由于酸液浓度接近20～40%，同时凝结量更多，因此腐蚀速度又上升。在低温腐蚀的情况下，金属有两个严重腐蚀区，两个安全区，如图1所示，我们的设计就是要保证低温腐蚀处于腐蚀速率较低的区域。

2积灰及磨损

烟气余热回收系统安装于静电除尘器之前，烟气中烟尘含量较高。所以，需要考虑烟气余热回收系统积灰磨损，需要增加管子壁厚，还需要设置吹灰器，定期吹灰。在机组小修、事故停运或大修时检查积灰状况，利用高压水枪进行人工清灰。

换热管磨损的区域见图2第一排管，迎风面撞击角为30°~50°时，磨损量达到最大。对多排管束时第一排以后的各排管子，错列时磨损集中在25°～30°区域，顺列时集中在60°处。错列管束，

s1/d=s2/d=2时，最大磨损的管排是第二排。s1/d>2时，最大磨损的管排往往不是在第二排，而是移至管束深处。顺列管束磨损最大的管排部位，一般在第五排之后的各排管上。有转弯烟道时，烟气的流速和含尘浓度发生变化，换热器管磨损较严重的区域见图3。

图2换热器管磨损的区域

图3烟气转向后换热器管的磨损

为了防止磨损，可以采取以下有利于降低磨损的措施：

1）对烟气流场进行数值模拟，设计上避免出现烟气走廊、烟气偏流及产生烟气涡流。

2）采用合适的烟气流速，保证一定换热系数的同时又不至因烟气流速过高而产生不可控的磨损。

3）烟道内管子整体无对接焊缝，蛇形管弯头和焊口全部与烟气流动区隔离，防止弯头及焊缝磨损。

4）采用厚壁管、加大翅片厚度，使受热面具有一定的裕度。

5）也可以选择对换热器表面进行防磨喷涂处理。关键词：燃煤电厂省煤器 GGH 3换热器型式及材料选择

由于烟气余热回收系统的传热温差小，为使受热面结构紧凑从而减小体积，并减少材料耗量，传热管必须采用扩展受热面强化传热。

螺旋肋片管和H翅片管作为换热元件，由于制造工艺简单，能增大管外换热面积，强化传热，因而在常规锅炉设计与改造、利用中低温余热的余热锅炉以及其它换热设备中得到了广泛的应用。

另外，螺旋肋片管和H翅片管可以提高传热管外壁面的温度，有利于减缓低温腐蚀。因此，通常在烟气余热回收系统的传热管采用螺旋肋片管或H翅片管。但二级低温省煤器处于严重低温环境，换热管只能采用光管，且须用氟塑料制作。

由于烟气预热回收换热器、再热器设备的体积和重量较大，在厂内无法实现完全安装直接发货的要求，需分段发货，现场组装。图4是典型的换热器安装及抽检空间示意图。

（1盖板2封板3立柱4底架5管组）

图4换热器示意图

一般情况下，组件1～5在厂内生产完成后进行预组装，并进行