低溫省煤器初步設計資料

1、低溫省煤器方案：1、 原煤煤質項 目單位設計值校核煤種(下限)收到基碳Car%52.9945.33收到基氫Har%3.632.63收到基氧Oar%5.705.12收到基氮Nar%0.570.43收到基硫St,ar%0.130.12收到基水分Mt ar%8.8812.35收到基灰分Aar%28.134.02應用基揮發(fā)份Vdaf%22.6420.87低位發(fā)熱量Qnet.arMJ/kg20.52519.0382、布置位置： 根據現場條件及設備尺寸，采用錯列翅片省煤器，布置在除塵器后。將翅片管低壓省煤器安裝在除塵器出口水平煙道中，除塵器出口水平煙道尺寸為高4140、寬3000mm。從出口到前側膨脹節(jié)長

2、度為7800mm。擴充煙道尺寸5300×5400mm，分組布置，鋼管作為支柱，利用工字鋼作為省煤器托架。螺旋翅片管（以下簡稱翅片管）的基管材料規(guī)格：鎳基滲層釬焊螺旋翅片管：20鋼，ND鋼，38×3.5。翅片材料規(guī)格：翅片材料規(guī)格：碳鋼鋼帶，高度17mm，厚度1.5mm，節(jié)距為8 mm。3、性能參數表：序號項 目單位焊接螺旋肋片管1型號2總煙氣流量t/h9003總換熱面積m²112004換熱管型式螺旋肋片管5管徑/壁厚mm38/3.56翅片高度/翅片厚度mm17/1.57翅片節(jié)矩mm88翅片寬度mm729換熱管重量t9510傳熱量kW2083011煙氣熱量回收裝置進

3、口煙氣溫度13512煙氣熱量回收裝置出口煙氣溫度10013煙氣側壓力損失/煙氣側壓力損失（投用一年后）Pa35014煙氣熱量回收裝置進水溫度7515煙氣熱量回收裝置出水溫度90.516煙氣熱量回收裝置進水流量t/h52017水側壓力損失Mpa0.01818煙道進出口尺寸m5.3x5.419煙氣熱量回收裝置厚度尺寸（沿煙氣流向方向）mm292520煙氣流速m/s10.321煙氣熱量回收裝置橫向排數5422傳熱管材料碳鋼23翅片材料規(guī)格碳鋼鋼帶24低溫省煤器本體提料清單（不含制造余量）：序號項 目材質長度m重量t138/3.5螺旋肋片管碳鋼11000 m66238/3.5光管碳鋼2450 m73鋼

4、板=14Corten鋼170m²194集箱219X8碳鋼25 m0.95鋼板=2Corten鋼20m²0.34、系統(tǒng)簡介：4.1低壓省煤器的原則性熱力系統(tǒng)如附圖低壓省煤器與主回水成并聯布置，其進口水取自低壓加熱器系統(tǒng)，設計特定的進水方式與電調閥配合，可實現低壓省煤器進水量水溫的切換與調整。進入低壓省煤器的凝結水吸收排煙熱量后，在除氧器入口與主凝結水匯合。這種熱力系統(tǒng)，低壓省煤器的給水跨過若干級加熱器，利用級間壓降克服低壓省煤器本體及連接管道的流阻，不必增設水泵，提高了運行經濟性、可靠性，同時也自然地實現了排煙余熱的梯級利用。低壓省煤器的總體布置采用了雙煙道錯列管排逆流布置。

5、低壓省煤器本體以鍋爐對稱中心為界，分甲、乙兩側分別安裝于兩個水平煙道內。煙氣從空預器出口進入兩個改造后尺寸為4100×4000的豎直煙道，水平沖刷省煤器蛇形管束；由凝結水系統(tǒng)流來的低壓加熱器主凝結水，經布置在上方的低壓省煤器入囗集箱進入低壓省煤器，經蛇形管排流入布置于下方的出囗集箱，經一凝結水母管匯集后，返回除氧器。返回點設置低加出囗的主凝結水管道。由于實現了介質、煙氣的逆向流動，一方面可大大提高低壓省煤器的傳熱系數，解決布置危機；另一方面，可使排煙溫度的降低不受介質出口水溫的限制，最大限度地降低排煙溫度。低壓省煤器傳熱元件采用鎳基滲層零隙阻釬焊螺旋翅片管。 4.3、關于低壓省煤器換

6、熱元件選材說明一、低壓省煤器的選材設計原則1 耐腐蝕原則低壓省煤器起到尾部煙道降低排煙溫度的作用。當煙氣溫度降低之后，有可能發(fā)生低溫腐蝕，這是我們鍋爐專業(yè)的常識。當然，在設計時，需要把這一問題重點考慮。要采取若干措施控制低溫腐蝕。從設計者全面設計來講，也要注意到極端工況這一事實，那就是在極低負荷下，在誤操作進水溫度極低下，或者在煤種的含硫量不正常的增加的情況下，也要避免短時間的結露出現。所以低壓省煤器考慮的原則就是要防止低溫結露。4 強化傳熱原則由于設置低壓省煤器是在電廠運行若干年之后才進行的，所以安裝低壓省煤器的煙道一般非常緊湊。設計的低壓省煤器的幾何尺寸必須適應煙道的幾何尺寸，否則將影響機

7、組的正常運行。這樣，為了控制低壓省煤器的幾何尺寸，所以必須采用強化傳熱元件，即在有限的幾何空間內布置更多的換熱面積。5 控制阻力原則尾部煙道設置低壓省煤器之后，煙道的阻力必然隨之增加。一般地，引風機的裕量都不大，所以，為了鍋爐的正常運行，不影響鍋爐的負荷，還要保證低壓省煤器的正常工作，必須控制阻力。事實上，控制阻力的方法就是盡量減少換熱管的排數。而減少換熱管的排數的基本方法就是強化傳熱元件的采用。二、關于鎳鉻滲層零隙阻高溫釬焊翅片管鎳鉻滲層零隙阻高溫釬焊翅片管的制作工藝有別于高頻焊翅片管和鍍層管。這種技術是利用高溫釬焊技術，在釬焊爐內，將噴涂在翅片管上的鎳鉻金屬粉熔化，依靠高溫滲透作用，使得這

8、一層鎳鉻金屬層與換熱管的母管與翅片成為固溶體，緊密結合在一起。它的基本特征有：1 表面光滑通過高溫滲層，翅片管表面均勻地覆蓋一層鎳鉻金屬層，光滑，光亮。如圖1所示。這一光滑的滲層對于減輕積灰起到了正面作用。圖1 鎳鉻滲層零隙阻高溫釬焊翅片管2 耐磨損（1） 表面硬度高實驗表明，管子采用鎳鉻滲層工藝，可在管子表面形成0.1-0.15mm的鎳鉻滲層，提高了管子的表面硬度，硬度達到HRC45，是普通鋼的3-4倍。顯然，表面硬度的提高，對于防止磨損至關重要。（2）單位時間單位表面積的磨損量小同時鎳鉻滲層零隙阻高溫釬焊翅片管和高頻焊翅片管的工業(yè)耐磨試驗證明，前一種翅片管的耐磨性明顯優(yōu)于后者。圖2給出了鎳

9、鉻滲層翅片管與高頻焊翅片管的單位表面積的磨損量比較。在鎳基滲層被磨穿以前，鎳基滲層管的磨損量比高頻焊翅片管的小，高風速時約小520，低風速時約小550。這主要是由于鎳基滲層管圖2 磨損量比較表面的鎳基滲層的硬度比高頻焊翅片管材料的硬度高許多倍，從而提高了鎳基滲層管的抗磨能力。值得說明的是，一旦鎳基滲層被磨穿，在同等磨損條件下，鎳基滲層管的磨損量與高頻焊管的相近。（3）表面有氧化層高溫釬焊工藝，使得翅片管表面存在一層鈍化層，在高溫煙氣環(huán)境下也不會產生氧化層。而該氧化層的存在可以增加磨損速度。其他管子由于沒有這一層鈍化層，在高溫下運行時，極易產生氧化層，所以耐磨損性能下降。 3耐腐蝕 由于表面的鎳

10、鉻金屬滲層，再加上高溫釬焊工藝形成的鈍化層，使得該管子的耐腐蝕性得到極大地提高。武漢材料研究所的實驗表明鎳鉻滲層零隙阻高溫釬焊翅片管在硫酸環(huán)境下是普通碳鋼管的100倍，在堿環(huán)境下耐腐蝕性是普通碳鋼管的90倍。因此鎳鉻滲層零隙阻高溫釬焊翅片管具有極強的耐腐蝕性，特別適用于煙道內的防治低溫腐蝕。4 翅片與管子母體的接觸熱阻為零高溫釬焊工藝可以保證焊料添滿翅片和基管之間的縫隙，翅片與管子母體的接觸熱阻為零。這樣就可以加大整體的換熱系數。因此在有限的煙道空間內，可以布置更多的受熱面，可以減少換熱器的幾何尺寸，可以降低換熱器的阻力。5關鍵技術2）設計合適的煙速，利用煙氣的自吹灰能力清除管壁積灰。3）螺旋

11、翅片貼壁灰濃度小于平均灰濃度，這種結構特點可減輕換熱管上的積灰。4）本方案采用了防止低溫腐蝕的技術措施，可以有效保證大部分受熱面金屬壁溫處于煙氣露點之上，避免“結露”現象的發(fā)生，從而避免了濕管壁粘灰現象的出現，可防止積灰的出現。5）從投運低壓省煤器客戶反饋信息看，受熱面表面有一層浮灰，不會連續(xù)累計增加，不會影響受熱面的正常換熱。防止磨損采取的技術措施；本設計方案考慮到本廠燃用煤的煤質條件，尤其是灰分特別大，設計過程中必須考慮受熱面的磨損問題。結合我們多項防止磨損的成功設計和運行經驗，為了防止或減輕受熱面磨損，采取了如下技術措施：1) 受熱面換熱管采用鎳基滲層零隙阻釬焊螺旋翅片管，這種換熱管基管

12、與翅片表面滲有含鎳、鉻和磷的合金，極大提高了管子表面硬度和耐磨性，實驗表明，鎳基滲層零隙阻釬焊螺旋翅片管的維氏硬度為普通管的2-3倍。2) 采用大管徑、厚壁管，由于磨損速度反比于管徑的一次方，加之壁厚增大，可有效減輕受熱面的磨損；3) 螺旋翅片起到抑制貼壁流速的作用，這種結構特點可延長低壓省煤器的磨損壽命；4) 煙道內部的煙氣動力場均經過數值計算和優(yōu)化處理，防止煙氣偏流的發(fā)生；5) 設計上避免出現煙氣走廊、煙氣偏流、局部漩渦；6) 在所有彎頭、煙氣走廊部分，設計安裝防磨設施。（4）防止低溫腐蝕采取的技術措施本設計方案考慮到本廠燃用煤的硫分最高達到0.3%，設計過程中應考慮受熱面的結露腐蝕問題。

13、為了控制受熱面管子壁溫，防止或減輕受熱面腐蝕，采取了如下技術措施：受熱面管壁溫度可調，設計中合理選取受熱面的進水溫度及水流量，控制受熱面金屬壁溫在煙氣酸露點以上，不會發(fā)生受熱面低溫腐蝕。（5）設計有受熱面泄露監(jiān)控報警裝置 （6）保證事故快速處理的技術措施本設計受熱面分為六組，每組有獨立的進出水分集箱，運行中若某一局部出現問題，可將此位置所處的受熱面組斷水解列，而其余各組受熱面仍可正常運行。（7）采用進水溫度與排煙溫度自動控制技術本方案綜合利用自動控制和計算機技術，量化各種復雜多變的運行因素的影響，實現低壓省煤器進水溫度與排煙溫度的自動控制。6低溫省煤器系統(tǒng)防低溫腐蝕說明低溫省煤器是用來回收鍋爐

14、排煙余熱的節(jié)能裝置，運行時，其煙氣溫度、進口水溫都較低，容易出現煙氣結露，發(fā)生低溫腐蝕。為此，應該從設計熱力參數、結構、選材等方面采取措施，避免低溫腐蝕。4.1設計方面一般說來，只要保證低溫受熱面金屬壁溫高出煙氣酸露點溫度10左右，就能避免產生低溫腐蝕，堵灰也將得到改善。根據這個原理在熱力系統(tǒng)上選擇一個比煙氣酸露點溫度高10左右的地點，作為余熱換熱器進水的水源引出點。由于余熱換熱器水側放熱系數遠較煙氣側大，因而其冷端金屬壁溫與進水溫度接近。所以，選擇換熱器的最低壁溫超過煙氣露點溫度10左右，從而達到防止換熱器腐蝕和堵灰的目的。這種熱力防腐方法的優(yōu)點是防腐效果較佳，缺點是要求進水溫度比較高，換熱

15、器的平均換熱溫差將很小，導致換熱面積非常大，設備很重，投資巨大，目前通用低溫省煤器采用另一種理論有限腐蝕速度的余熱換熱器系統(tǒng)，進行設計。順著煙氣流向，當受熱面壁溫達到露點，硫酸蒸氣開始凝結，此時雖壁溫較高，但凝結酸量較少，且酸濃度亦高，故腐蝕速度較低。隨著壁溫降低，硫酸凝結量逐漸增多，濃度卻降低，腐蝕速度不斷加大，一般到壁溫在低于煙氣露點2040時，腐蝕速度最大，隨著壁溫繼續(xù)降低，凝結酸量減少，硫酸濃度也降至較弱腐蝕濃度區(qū)，此時腐蝕速度減小，但當壁溫降至水露點時，管壁上的凝結水膜會同煙氣中的SO2化合，生成H2SO3，產生強烈的腐蝕，腐蝕又加重。因此在低溫腐蝕的情況下，金屬有兩個嚴重腐蝕區(qū)，為

16、防止鍋爐受熱面產生嚴重腐蝕，必須避開這兩個嚴重腐蝕區(qū)，將煙氣余熱回收裝置的防腐移向兩個嚴重腐蝕區(qū)域中間的低腐蝕區(qū)域。就是說把煙氣余熱回收裝置置于高出煙氣中水蒸汽飽和溫度25區(qū)間（前蘇聯標準推薦的金屬壁溫最小值，與歐美的推薦值接近）。金屬壁溫在這個區(qū)間的腐蝕速度0.2毫米/年，這是可以接受的腐蝕速度。欲保持換熱器的金屬壁溫在此有限腐蝕區(qū)域，所需的換熱器進水溫度，在機組的熱力系統(tǒng)中都能找到，易實現（詳見圖）。圖 管壁溫度與腐蝕速率關系本項目按兩路冷凝水引入方式運行，并設有壁溫熱電偶。在鍋爐低負荷或啟停過程，檢測到管子運行壁溫較低時，換熱器可以切換至入口水溫較高的運行方式。4.2 煙氣露點溫度根據蘇

17、聯1973年鍋爐熱力計算標準，煙氣露點溫度計算公式：tld,tsl-煙氣露點和水露點溫度，Sar,zs,Aar,zs-煤的收到基折算硫分和折算灰分，afh-飛灰占燃料灰分的份額，對煤粉爐，取0.85；按本工程按照燒煤質數據，設計煤：含硫量0.13%，灰分含量28.1%，水分含量8.88%，數據單位轉換后代入公式，計算得到煙氣酸露點溫度為71，水露點溫度為45。校核煤：含硫量0.12%，灰分含量34.02%，水分含量12.35%，數據單位轉換后代入公式，計算得到煙氣酸露點溫度為78，水露點溫度為51。最差煤質：含硫量0.3%，灰分含量28.1%，水分含量6.88%，數據單位轉換后代入公式，計算得

18、到煙氣酸露點溫度為79，水露點溫度為48。7、自動控制自動控制投用前，低壓省煤器啟動步驟1）低省內無水時，啟動方式：啟動前閥門狀態(tài)：主管路手動閥和低省本體的流量分控手動閥全部開啟，系統(tǒng)放氣門打開，放水閥關閉。所有電動閥關閉，系統(tǒng)具有電動閥閥位顯示功能。排氣：微開低溫進水電動調節(jié)閥6，約5%開度，給低省本體及管路供水排氣，直至排氣口有水流出； 建立水循環(huán)：待運行人員將排氣口關閉后，緩慢開啟低省低溫出口電調閥6，10%開度，建立水循環(huán)；2）低省內有水時，啟動方式：啟動前閥門狀態(tài)：主管路手動閥和低省本體的流量分控手動閥全部關閉，系統(tǒng)放氣門打開，放水閥關閉。所有電動閥關閉，系統(tǒng)具有電動閥閥位顯示功能。手動閥操作：打開主管路手動調節(jié)閥和低省本體的流量分控手動閥。排氣：微開低溫進水電動調節(jié)閥，約5%開度，給低省本體及管路供水排氣，直至排氣口有水流出；建立水循環(huán)：待運行人員將排氣口關閉后，緩慢開啟低省低溫出口電調閥，10%開度，建立水循環(huán)。3、自動控制系統(tǒng)邏輯1）進口水溫調節(jié)：全開低省高溫進水電動截止閥7，調節(jié)低溫進水電動調節(jié)閥6，直至滿足供水溫度要求，供水溫度要求參見