鳍片式省煤器在hg220/1008型锅炉中的应用

　　 鳍片式省煤器在HG220/1008型锅炉中的应用 Application of Finned Tube Economizer in A Type HG220/1008 Boiler 张勇胜1 ，吴培龙1，沈长玉2，齐保新2（1.河北省电力研究院，河北石家庄050021；
2.150发电厂，河北涉县056400）
摘　要：针对150发电厂#3炉省煤器严重磨损的情况，借鉴国内外鳍片管省煤器的使用情况，对该锅炉省煤器进行了设计改造，取得了较好效果。
关键词：锅炉；鳍片管省煤器；磨损；改造
Abstract：The economizer of Boiler 3 in 150 Power Plant is badly wornout.Based on the experiences of finned tube economizer at home and abroad, a finned tube economizer is designed to replace the damaged one and get a good result.
Keywords：boilereconomizerwornoutreconstruct

150发电厂#3炉为哈尔滨锅炉厂制造的HG220/100-8型固态排渣煤粉炉。炉体呈∏形布置，燃烧器布置在炉膛四角，一次风气流在炉膛形成切圆燃烧，在炉膛几何中心形成一个ø1 000 mm的假想切圆。制粉系统为风扇磨直吹式系统。省煤器为错列、逆流单级方式布置，管排与侧墙平行。该炉于1973年12月投产，随着役龄增长，因锅炉设计、运行等方面存在不利因素，省煤器磨损现象比较严重，几乎每个月都有爆管，严重影响了锅炉的安全性与经济性。因此决定对该炉省煤器实施防磨改造。? 1防磨原理
当烟气冲刷省煤器管圈时，带有一定动能的飞灰颗粒冲刷管壁，造成磨损。管壁表面单位面积磨损量为：
T＝Cημw3τ
式中C——飞灰磨损特性系数；
η——飞灰冲击管壁机率；
μ——烟气飞灰浓度，g/m3；
w——烟气速度，m/s；
τ——运行时间，s。
从公式中可以看出，省煤器的磨损与烟气的流速、飞灰的颗粒特性以及飞灰浓度有关，改变任一因素都可以影响省煤器的磨损程度。对现有锅炉而言，要改变这些因素将受到原有条件制约。在原有条件下，欲在不影响锅炉正常运行的情况下，达到减轻省煤器磨损的目的，通过改变锅炉的燃用煤种是不现实的；而改变煤粉细度会受到燃烧方式、磨煤机出力等因素的制约。因此改变飞灰的颗粒特性及飞灰浓度的可能性不大，只能通过降低烟气流速来减轻磨损。
鳍片管、膜式管以及螺旋肋片管对流受热面都能使省煤器的受热面得到扩展，即在不增加烟道空间、保证省煤器的吸热量基本不变的情况下，通过减少省煤器管片数，拉大省煤器横向管排节距，使省煤器烟气流通截面积增加，从而有效降低烟气流速，达到减轻省煤器受热面磨损的目的。? 2改造设计方案
2.1原则
根据电厂的要求及设备的实际情况，按以下原则进行改造设计：
a. 省煤器所在位置烟道尺寸保持不变。
b. 省煤器上下联箱位置保持不变。
c. 在设计工况下省煤器的吸热量不能减少；如有可能，尽量降低烟气出口温度。
2.2方法
目前，国内省煤器改造通常采用鳍片式或膜式省煤器结构，鳍片式与膜式相比具有如下优点：传热系数高；整片管子不连在一起，没有像膜片那样在膜片和管子之间存在复杂的热应力；易于制造；能消除不均匀烟气速度；检修方便。因此，针对150电厂#3炉的实际情况，在尾部烟道尺寸保持不变，保证省煤器吸热量不变的情况下，将省煤器改为鳍片式省煤器。
2.2.1结构布置
为减轻磨损，必须重新布置受热面。欲降低烟速及保持省煤器吸热量不变，只能减少横向管的排数，增加管组高度。因此，在结构设计中，省煤器管排共127片，比改造前减少了62片；纵向32排，比改造前增加了2排；管组总高度为1 600 mm，比原来增加250 mm。根据实际情况，整个省煤器管组向上延伸100 mm，向下延伸150 mm。这样，对省煤器上下检修空间的影响均不大。
2.2.2联箱强度及管节头布置
由于省煤器出入口联箱的管座及省煤器管排的相对位置发生变化，需要更换联箱。经过强度校核，确定省煤器进口联箱采用ø219 mm×20 mm×7 800mm，材质为20G，采用联箱两端进水，出水管管接头为错列布置，省煤器管排错列布置导致的高度差用弯头矫正。省煤器出口联箱采用ø219 mm×20 mm×6 980 mm，材质为20G，出水管即省煤器吊挂管管接头位置保持不变，同样用弯头矫正保证省煤器管排的错列布置。


鳍片式省煤器在hg220/1008型锅炉中的应用 : 　
2.2.3管径和鳍片尺寸
增大管子直径可减少管子排数及总长，有助于提高锅炉的安全性，也有利于减少安装和检修的工作量。但锅炉改造时，受空间尺寸的限制，若采用大直径管子，会使单位体积内的受热面积减少，这时采用小直径管子反而有利。所以，管子仍然选用ø32 mm×4 mm。
鳍片厚度主要取决于制造工艺，实践证明加厚鳍片对防磨并无效果，反而增加钢材消耗量。根据以前的设计经验及众多厂家的应用情况，鳍片选用厚度为4 mm。增加鳍片高度能增大受热面积，减少管子根数和总长度，受热面的总质量及烟气侧流阻也随之降低，但鳍片效率也相应下降。本次设计鳍片高度采用25 mm。在制造时要防止鳍片与光管的焊接变形，避免虚焊及咬边，以减少接触热阻，提高鳍片的热有效系数。
2.2.4节距
管束的横纵向节距对受热面磨损和积灰以及烟气流速有很大影响，同时也影响受热面积。综合考虑以上因素及结构布置要求，选择横向节距112 mm，纵向节距50 mm。
2.2.5热力计算
在改造设计前，对省煤器进出口烟温和烟气流速进行了测量，并对现在燃用煤种进行取样分析。综合考虑各种因素，选取了4个方案进行结构设计和热力计算，最佳方案的结构参数及热力计算结果见表1。 3改造后运行情况
在省煤器改造完成后，进行了试验，结果表明在210 t/h负荷下，省煤器的入口烟温为632 ℃，出口烟温371 ℃，温降261 ℃，出口烟温比改造前降低将近15 ℃；省煤器的入口水温为216 ℃，出口水温298 ℃，基本与设计值相符。省煤器的改造达到了设计目的。? 4结论
将省煤器由光管式改造为鳍片管式，烟气流通面积增加，烟气流速有较大降低，可以有效减轻省煤器的磨损，是解决省煤器磨损爆管的有效方法。 河北电力技术


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