省煤器改造畢業(yè)論文

1、目 錄目 錄1第一章 緒論2第二章 省煤器的磨損4第一節(jié) 省煤器磨損的運(yùn)行參數(shù)影響因素4第二節(jié) 省煤器磨損的結(jié)構(gòu)影響因素5第三節(jié) 防止省煤器磨損的措施6第三章 膜式省煤器8第一節(jié) 膜式省煤器的耐磨機(jī)理8第二節(jié) 采用膜式省煤器應(yīng)注意的問題9 第四章 xxx熱電廠省煤器改造分析10第一節(jié) xxx熱電廠省煤器改造背景10第二節(jié) 膜式省煤器改造計(jì)算14第三節(jié) 結(jié)論19第五章 結(jié)束語20參考文獻(xiàn)21國(guó)產(chǎn)超高壓鍋爐省煤器改造摘要：本文從xxx熱電廠省煤器運(yùn)行中發(fā)生的問題出發(fā)，探討了鍋爐省煤器磨損的因素和使用中遇到的問題，包括磨損、換熱、布置和對(duì)鍋爐煙氣參數(shù)的影響。深入探討了磨石省煤器的耐磨機(jī)理，對(duì)xxx熱

2、電廠省煤器提出改造方案設(shè)計(jì)。第一章 緒論我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，煤炭資源非常豐富，根據(jù)我國(guó)的能源政策，火力發(fā)電廠應(yīng)以煤作為主要燃料，且動(dòng)力用煤應(yīng)盡量使用低品位劣質(zhì)煤，加之現(xiàn)有的供煤和佩煤系統(tǒng)由許多不完善之處，電廠鍋爐用煤煤質(zhì)難以保證，鍋爐燃煤多變且灰分不斷提高，熱值不斷降低，燃煤總體品味下降使鍋爐受熱面產(chǎn)生磨損、積灰、結(jié)渣、腐蝕等一系列問題，受熱面使用壽命降低，鍋爐爆管現(xiàn)象頻繁。根據(jù)1992年我國(guó)火電設(shè)備事故統(tǒng)計(jì)，當(dāng)年鍋爐事故占全部發(fā)電事故的56%，而鍋爐四管爆破事故占全部鍋爐事故的64.2%，其中省煤器占35.3%，過熱器占29.8%，水冷壁占27.8%，再熱器占7.1%。產(chǎn)生事故的原因除管材和焊接

3、質(zhì)量問題外，主要是由于鍋爐積灰、結(jié)渣、高低溫腐蝕、磨損和振動(dòng)引起參考文獻(xiàn)9。xxx熱電廠4臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)16年來由于省煤器泄漏造成的非計(jì)劃停運(yùn)每年都有至少1次，在石熱電廠每年的非停指標(biāo)4次的情況下，省煤器事故占有相當(dāng)高的比率，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。國(guó)外對(duì)磨損、積灰、結(jié)渣、腐蝕和振動(dòng)進(jìn)行了大量的理論研究和實(shí)踐探索，取得了豐富的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)有關(guān)大專院校和科研單位也正在積極開展研究，這些成果和經(jīng)驗(yàn)散見于各專業(yè)雜志、鑒定資料、論文研究報(bào)告中。省煤器是利用鍋爐排煙的熱量加熱鍋爐給水的熱交換設(shè)備，它裝在鍋爐尾部的垂直煙道中，是鍋爐給水的重要加熱受熱面，在現(xiàn)代鍋爐中起到不可忽視的重要作用。省煤器既能

4、提高鍋爐給水溫度，改善汽包的工作條件；又能降低排煙溫度，減少熱能損失，提高鍋爐熱效率，節(jié)省燃料。但是由于省煤器受到含灰氣流的沖刷，存在比較嚴(yán)重的飛灰沖蝕磨損。電站鍋爐設(shè)備事故調(diào)整表明省煤器事故占整個(gè)鍋爐事故相當(dāng)大的比率，特別是當(dāng)燃用含灰量較高的劣質(zhì)燃料時(shí)，省煤器事故頻繁發(fā)生。有資料表明，有的鍋爐投產(chǎn)運(yùn)行才7000小時(shí)就發(fā)生了省煤器爆管。省煤器的磨損爆漏已經(jīng)成為當(dāng)今威脅燃煤鍋爐安全運(yùn)行的主要問題之一。如何在設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行等環(huán)節(jié)減輕磨損，對(duì)燃用高灰分煤的鍋爐具有普遍的實(shí)際意義。就目前而言，省煤器改造經(jīng)常出現(xiàn)的類型有采用擴(kuò)展受熱面和安裝低壓省煤器。采用擴(kuò)展受熱面的主要方法是采用翅片管束或膜式

5、省煤器，主要用以減少省煤器管束的磨損；低壓省煤器安裝在空氣預(yù)熱器后，主要用以進(jìn)一步利用鍋爐排煙余熱，提高鍋爐效率。xxx熱電廠4臺(tái)HG670/140-13YM型鍋爐，采用兩組非沸騰式省煤器，每組有一個(gè)下聯(lián)箱和兩個(gè)上聯(lián)箱，給水通過下聯(lián)箱進(jìn)入蛇行管組，加熱后進(jìn)入上聯(lián)箱，再由4X47根懸吊管進(jìn)入懸掛管上聯(lián)箱，通過2X8根連接管將給水引入汽包。額定負(fù)荷時(shí)省煤器出口水溫為271°C。自投產(chǎn)運(yùn)行以來多次發(fā)生泄漏，早期的泄漏以安裝缺陷為主因，多由于焊接工藝、安裝工藝問題造成的未焊透、錯(cuò)口、咬邊等缺陷在運(yùn)行中逐漸成為薄弱環(huán)節(jié)。最近5年的泄漏則以磨損和沖刷為主要原因。參考文獻(xiàn)15隨著近兩年開始的煤炭市

6、場(chǎng)供應(yīng)緊張局面，特別是最近一年的時(shí)間里，xxx熱電廠燃煤品種已經(jīng)完全無法保證在最初設(shè)計(jì)的大同和小峪煙煤煤種參考文獻(xiàn)14，來煤渠道由幾個(gè)礦變成了近百個(gè)礦，應(yīng)用基灰份由基本保持設(shè)計(jì)灰分的27%變成從25%到近40%變化，平均的灰分在35%左右，這大大加劇了鍋爐對(duì)流受熱面的磨損，最近兩年里發(fā)生的兩次省煤器部分泄漏停爐均是磨損造成的。為此xxx熱電廠擬對(duì)省煤器進(jìn)行改造，重新設(shè)計(jì)和布置受熱面以提高省煤器的耐磨性和使用壽命。本文從運(yùn)行參數(shù)和結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面簡(jiǎn)要分析了省煤器磨損的影響因素和防止磨損的一般性措施。重點(diǎn)探討了膜式省煤器的耐磨機(jī)理，提出了xxx熱電廠省煤器改造的初步設(shè)計(jì)方案。第二章 省煤器的磨損第一節(jié)

7、 省煤器磨損的運(yùn)行參數(shù)影響因素影響省煤器磨損量的運(yùn)行參數(shù)有很多，下面逐一論述。1 煙氣速度。飛灰磨損量和煙氣速度成n次方成正比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，沖蝕量與煙氣速度Vg存在下述關(guān)系，EVgn其n值大小與灰粒的性質(zhì)、濃度和粒度有關(guān)，有關(guān)各類試驗(yàn)資料表明n>3，在9-40m/s范圍內(nèi)，n=3.3-4.0，低速時(shí)可取n值下限。磨損量和煙氣速度成的n次方的關(guān)系可解釋為：沖蝕之所以產(chǎn)生，關(guān)鍵在于灰粒具有動(dòng)能，顆粒動(dòng)能與其速度的平方成正比，不但如此，磨損還和灰濃度（灰濃度又與速度的一次方成正比）、灰粒撞擊頻率因子和灰粒對(duì)被磨損物體的相對(duì)速度有關(guān)，因而可以近似認(rèn)為磨損量與煙氣速度的3次方成正比，煙氣速度的提

8、高，會(huì)促使上述有關(guān)因素的作用加強(qiáng)，從而導(dǎo)致磨損的迅速發(fā)展。參考文獻(xiàn)92 氣流湍流度。氣流繞過管子后，形成強(qiáng)烈的尾跡漩渦區(qū)，因此氣流的湍化更加強(qiáng)烈了，尾跡內(nèi)的湍流強(qiáng)度比來流的湍流強(qiáng)度高得多，氣流的脈動(dòng)速度增加從而增大了顆粒湍流擴(kuò)散的作用，致使一部分本應(yīng)和壁面碰撞的顆粒受湍流脈動(dòng)的影響而遠(yuǎn)離壁面，所以碰撞因子下降，沖蝕磨損量也隨之減少。參考文獻(xiàn)103 管子傾斜布置。當(dāng)管子的傾斜角增大時(shí)，管子的飛灰磨損量是先增大后減小的；其磨損量最大值出現(xiàn)在傾斜角為38°時(shí)，之后逐漸降低，至60°時(shí)已和不傾斜管一樣，當(dāng)傾角>60°時(shí)磨損量變得比不傾斜時(shí)還要低。4 灰粒直徑?；伊Ｖ?/p>

9、徑增大時(shí)，管子的磨損量增加，但當(dāng)灰粒直徑達(dá)到某一臨界值后再增大，管子的磨損量變化趨于緩慢。一般認(rèn)為在相同的顆粒濃度下，顆粒的直徑越大，單位體積內(nèi)顆粒數(shù)越少，雖然大顆粒沖擊管壁的磨損能力較大，但由于沖擊到壁面的總的顆粒數(shù)降低，故材料的磨損量仍然變化不大。5 管壁材料。被磨材料的磨損不僅與顆粒的硬度有關(guān)，也與被磨材料的硬度和HD與灰粒硬度HP的比值，當(dāng)HD/HP0.50.8時(shí)，增加被磨材料的硬度，磨損量會(huì)迅速下降。6 煙氣溫度的影響。煙氣溫度的變化在灰粒軟化溫度以下時(shí)對(duì)飛灰本身的磨損性不產(chǎn)生影響。但是在不同的溫度范圍，金屬表面的氧化膜組成會(huì)發(fā)生變化，不同的氧化膜的厚度和硬度不同，只有當(dāng)煙速大于某個(gè)

10、臨界速度后，飛灰顆粒的作用足以破壞氧化膜層后，金屬表面才開始產(chǎn)生磨損。臨界速度隨金屬?gòu)?qiáng)度和氧化膜組成的變化而變化。氧化膜的厚度還將隨著時(shí)間的增加而增加，因此，當(dāng)管子氧化膜的形成速度大于飛灰對(duì)于管壁的磨損速度時(shí)，則對(duì)流受熱面的磨損僅磨掉了氧化膜。7 煙氣成分的影響。由于煙氣中常有一些腐蝕性氣體如SO2、SO3、H2S等，在250°C以下煙溫時(shí)這些腐蝕性氣體會(huì)對(duì)壁面產(chǎn)生腐蝕作用，即使在300°C以上壁溫時(shí)，煙氣中的O2、SO2和壁面的氧化鐵層作用仍會(huì)產(chǎn)生SO3，并腐蝕管壁，這些腐蝕產(chǎn)物容易被灰粒沖掉，有關(guān)實(shí)驗(yàn)材料表明，在有腐蝕性氣氛的煙氣中比中性煙氣的磨損速度快4-5倍，但我沒

11、有找到更多的定量研究材料。第二節(jié) 省煤器磨損的結(jié)構(gòu)影響因素 工程上對(duì)省煤器飛灰磨損影響比較大的結(jié)構(gòu)因素為：管束相對(duì)間距，受熱面布置，煙氣走廊，煙氣流向，管束布置方式。1. 管束相對(duì)間距 當(dāng)管節(jié)距與管徑之比S1/d減小時(shí)，灰粒在管間流動(dòng)的平均速度與進(jìn)入管束前的平均速度之比Vp/Vp0增大，也就是說灰粒在流入管束后，隨著向前流動(dòng)不斷被加速，而且，S1/d越小，灰粒被加速得越強(qiáng)烈。 根據(jù)鍋爐熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)中推薦使用的管壁磨損公式可知：E=aMk(kvvg)3.3R902/3(1/2.85 kD) 3.3(S1-d)/S12(a為考慮灰的磨損特性系數(shù)，通常取a=14*10-9mm*s3/（gh）；為飛灰

12、濃度g/m3；k和kv為飛灰濃度場(chǎng)和煙氣速度場(chǎng)的不均勻系數(shù)，型布置的鍋爐k=1.6，kv=1.6，為管子的運(yùn)行周期；kD為在鍋爐銘牌出力下的煙氣計(jì)算速度；R90位在90m篩子上的飛灰剩余量；M為管材的抗磨系數(shù)，對(duì)于碳鋼M=1；vg為最窄截面上的煙速。) 2. 煙氣走廊 煙氣在走廊里是加速運(yùn)動(dòng)的，根據(jù)石熱電廠1998年對(duì)低溫再熱器和省煤器處煙氣走廊流速初步測(cè)試發(fā)現(xiàn)省煤器出口處的煙速達(dá)到了入口煙速1.8倍。參考文獻(xiàn)13煙氣走廊中的煙氣既來自走廊進(jìn)口斷面，也來自橫向流動(dòng)煙氣，而煙氣走廊中的速度增長(zhǎng)率取決于橫向流動(dòng)。為了改善煙氣走廊對(duì)飛灰磨損的影響，就需要從改善走廊進(jìn)口條件和橫向流動(dòng)兩方面入手，降低煙

13、氣走廊的寬度和進(jìn)口斷面流速的不均勻程度，降低管束與煙氣走廊之間產(chǎn)生的靜壓差可減輕飛灰磨損。3. 煙氣流向 煙氣由上而下流動(dòng)時(shí)由于煙氣中的顆粒受重力作用不斷加速，從而加劇了對(duì)受熱面的沖蝕磨損。相反，煙氣由下而上流動(dòng)時(shí)受重力的反作用顆粒的速度會(huì)有所降低，降低了碰撞速度，所產(chǎn)生的飛灰磨損要輕。4. 管束布置方式（錯(cuò)列管束與順列管束） 在布置省煤器管束時(shí)，管排布置方式有兩種，即順列布置和錯(cuò)列布置。順列管束的第一排管在相同條件下與單管的飛灰磨損量相差不大，而對(duì)于順列管束的第二排管束來說，由于第一排管束的阻擋作用，第二排管子的飛灰磨損較之第一排管要輕。當(dāng)飛灰顆粒直徑增大時(shí)，和第二排管子碰撞的顆粒就增多，順

14、列管束各排管的飛灰磨損量是增加的。 對(duì)于錯(cuò)列管來說，由于第一排管束對(duì)第二排管束起不到保護(hù)作用，而且通過第一排管束的引拽，灰粒在流經(jīng)第一排管束而撞擊達(dá)到第二排管束之前速度又有所增加，對(duì)于小顆粒來說較少和第一排管子相碰撞但是幾乎全都和第二排管子相碰撞，所以錯(cuò)列管束第二排管的飛灰磨損量比第一排管束大的多。在相同的條件下，錯(cuò)列管束與順列管束第一排管的飛灰磨損規(guī)律基本一致，在同一來流速度下顆粒越大磨損越大，而當(dāng)來流速度一定時(shí)，顆粒越大則磨損量也越大。錯(cuò)列管束的第二排管子磨損量大于第一排管子。實(shí)踐證明，在xxx熱電廠省煤器發(fā)生的磨損爆管現(xiàn)象中，很大一部分比例是由于第二排以下的管子變形出排形成錯(cuò)列布置而被沖

15、刷減薄爆管的。第三節(jié) 防止省煤器磨損的措施根據(jù)上述影響省煤器磨損的因素，一般有以下對(duì)策：1 設(shè)計(jì)合理的煙速 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通常希望管子有10萬小時(shí)的運(yùn)行壽命，省煤器的管子規(guī)格為32x4mm，材料20G，設(shè)計(jì)壁厚余量2mm，年磨損量<0.2mm/a。首先，確定飛灰的平均粒徑d。 假設(shè)在進(jìn)入管束前煙氣速度均布，用vg0表示，進(jìn)入管束后，由于橫向節(jié)距的影響，煙氣平均速度增加為：vg= vg0S1/(S1-d)假定顆粒在進(jìn)入管束前的平均速度為vp0= vg0± vt, vt為顆粒的終端沉降速度。設(shè)未撞到第二排管子上的顆粒速度為vp1，撞到第一排管子反彈至第二排管子上的顆粒速度為vp2，

16、通常vp2< vp1，撞擊在第二排管子上的顆粒速度為vpa，則vpa應(yīng)由vp1，vp2混合組成并和粒徑、節(jié)距S1、S2有關(guān)，取1= vp1 /vp2，1可查圖參考文獻(xiàn)9。當(dāng)S1/d2時(shí)，最大局部磨損發(fā)生在錯(cuò)列第二排上，但是當(dāng)S1/d2時(shí)，部分顆?？赡芗葲]有碰到第一排管子也沒有碰到第二排管子，有足夠的加速時(shí)間，致使顆粒速度vpvpa，從而引起最大局部磨損后退的結(jié)果，2= vpa /vp，隨S1/d的變化可在相關(guān)文獻(xiàn)里查到。令k= vp1 /vp0則根據(jù)允許的顆粒碰撞速度vp（根據(jù)允許的磨損量計(jì)算公式求出）和vg= vg0S1/(S1-d)可以求出管間允許的煙氣流速為：vg= (vp12/k

17、± vt) S1/(S1-d)其中，k=1/mlg (S1/ d)p 參考文獻(xiàn)9如果知道允許的管子最大磨損厚度和要求的運(yùn)行時(shí)間，則飛灰碰撞速度vp不應(yīng)大于：vp Emax/ (aMkCdCCt)1/n kD /kv參考文獻(xiàn)9然后反求管間允許煙速。2 減小煙氣走廊，在省煤器前后加疏型板或疏形管，增加煙氣走廊出入口阻力，降低進(jìn)入煙氣走廊的煙氣數(shù)量。3 降低速度不均系數(shù)和濃度不均情況。局部煙速過高的磨損使管子泄漏爆管，所以要改善磨損，一定要使速度場(chǎng)盡可能的均勻，也就是說要使煙氣流動(dòng)阻力均勻，否則，即使平均煙速降低對(duì)減輕磨損的作用也不大。因此，在煙道轉(zhuǎn)彎處加裝導(dǎo)向板。4 增加S1/ d。5

18、對(duì)省煤器的彎頭和第一排管子加裝護(hù)板或護(hù)套、假管等。6 控制鍋爐漏風(fēng)、氧量和爐膛負(fù)壓，控制煤粉細(xì)度。以降低尾部煙氣流速、腐蝕速度。7 減少管束阻力如：采用順列管束、加大橫向節(jié)距、加大管徑等。8 管子表面進(jìn)行熱處理、噴涂、堆焊等工藝或局部使用防磨涂料。9 使用翅片管是一種簡(jiǎn)單有效的防磨措施。單翅管能防磨原因在于單翅管的傳熱性能優(yōu)于光管，使用單翅管就有可能降低煙氣流速，因此使用單翅管可以大大減輕飛灰對(duì)省煤器的磨損。翅片管的相對(duì)高度h/d(翅片高度和管徑的比值)越大，使用翅片管的防磨效果就越好，而翅片的厚度對(duì)防磨的效果并無影響。翅片管存在著安裝準(zhǔn)確性以及積灰等問題。10 采用膜式省煤器。膜式省煤器防磨

19、原因：6.1 膜式省煤器可以穩(wěn)定氣流，從而減輕灰粒對(duì)管束的磨損；6.2 膜式省煤器中氣流在金屬壁面將形成穩(wěn)定的層流底層，從而起到保護(hù)管壁的作用；6.3 金屬膜片的存在，干擾了因煙氣繞流而在管子背面所產(chǎn)生的局部負(fù)壓的形成，使靠近管壁的灰濃度下降，減輕了管壁的積灰；6.4 膜片使灰粒向流道中心集中，從而減輕飛灰磨損；6.5 使用膜式省煤器可以降低煙氣流速。膜式省煤器具有多種形式，從經(jīng)濟(jì)因素考慮，使用帶“假管”膜板的膜式省煤器最合適，但由于帶“假管式”膜板的膜式省煤在傳熱及熱應(yīng)力方面存在一定問題，制造工藝也較復(fù)雜，因此建議使用常用的帶平膜板的膜式省煤器。參考文獻(xiàn)6第二章 膜式省煤器第一節(jié) 膜式省煤器

20、的耐磨機(jī)理省煤器的磨損泄漏是燃煤鍋爐運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生的事故。從多年的運(yùn)行實(shí)踐看，一般來說，對(duì)于常見的型鍋爐，在管材與煤灰特性一定的情況下，省煤器管壁的磨損主要與通過受熱面的煙速及結(jié)構(gòu)布置等因素有關(guān)，結(jié)構(gòu)的合理與否又會(huì)影響到煙氣流速場(chǎng)的均勻分布。國(guó)內(nèi)外研究的資料表明，管壁的磨損量與煙速的33.5次方成正比。為此國(guó)內(nèi)鍋爐一般將設(shè)計(jì)煙速控制在911m/s以下，以減輕省煤器的磨損。在設(shè)計(jì)煙速合理甚至較低的情況下，如果煙道內(nèi)煙氣流速場(chǎng)呈現(xiàn)不均勻分布，導(dǎo)致局部煙速過大時(shí)，仍然會(huì)造成受熱面的嚴(yán)重磨損，這正是影響光管省煤器管壁耐磨損壽命的關(guān)鍵因素，而膜式省煤器，鑒于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以從某種程度上改變這種狀況。膜式

21、省煤器如圖1所示。增加了膜板后即等于增加了受熱面，從而可以減少管數(shù)，因此在相同的煙道截面下，可降低煙速，從而明顯地減輕受熱面的磨損。據(jù)有關(guān)資料顯示，在保持吸熱量不變的前提下，采用膜式省煤器可以減少25%排左右的管數(shù)，從而使煙氣速度降低7.2%以上，則若按磨損速度與煙速3次方推算，磨損速度為光管時(shí)的0.8倍，即壽命延長(zhǎng)25%左右。參考文獻(xiàn)9從結(jié)構(gòu)上看，膜式省煤器的管排將整個(gè)煙道割成縱向的、一系列小的煙氣通道，客觀上起到了勻布煙氣流速場(chǎng)的作用，從而可以改善局部煙速過高所導(dǎo)致的局部磨損嚴(yán)重現(xiàn)象；另一方面，煙氣近似在水力半徑不變的流道中流動(dòng)，由于金屬壁面粗糙度和煙氣的粘性作用，在金屬壁形成一個(gè)穩(wěn)定的附

22、面層，由于附面層的存在，灰粒對(duì)金屬面的沖擊能量顯著降低，從而減輕對(duì)受熱面的磨損。當(dāng)煙氣流經(jīng)省煤器管突出翅片1/2d部位時(shí)，煙氣發(fā)生繞流，由于灰粒質(zhì)量大于煙氣質(zhì)量，在繞流過程中，灰粒在水平方向發(fā)生位移，濃度趨向流道中間集中，上述恰是膜式省煤器較光管省煤器耐磨的機(jī)理所在。參考文獻(xiàn)12 圖1 直鰭片膜式省煤器示意第二節(jié) 采用膜式省煤器的應(yīng)注意的問題由于采用膜式省煤器是為了提高受熱面的耐磨能力，所以應(yīng)從熱力參數(shù)上不發(fā)生較大變動(dòng)為原則來確定改造后的結(jié)構(gòu)，并滿足剛度及強(qiáng)度等要求。省煤器的進(jìn)出口水溫、煙溫不應(yīng)有較大變化，省煤器的煙氣和水阻力應(yīng)在光管省煤器的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。省煤器的設(shè)計(jì)磨損量一般<0.2mm

23、/a。光管省煤器改為膜式省煤器，煙速降低，減少了交叉流動(dòng)對(duì)管子的沖刷，使擾動(dòng)減小，其管壁污染系數(shù)也不同于光管順列布置管束。從一般資料看，其管壁污染系數(shù)比光管順列的要高，但比旋轉(zhuǎn)肋片管式的要低的多。因此，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，必須選擇合適的管壁污染系數(shù)，以取得準(zhǔn)確的傳熱系數(shù)K值，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。膜式省煤器的改造必須防止泄漏，保證鍋爐的安全運(yùn)行。因此，改造時(shí)，必須符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。要保證質(zhì)量首先應(yīng)把握原材料的檢驗(yàn)，進(jìn)行100%探傷，防止不合格材料影響管子的質(zhì)量；應(yīng)保證管子下料、打坡口、彎管等工序的質(zhì)量及膜片焊接的質(zhì)量；在膜式管排的制作中，應(yīng)編制詳細(xì)的制作工藝流程，確保管排制作中彎管、焊口質(zhì)量及管排的平面度；要保

24、證通球及水壓試驗(yàn)合格。對(duì)焊口進(jìn)行100%射線檢查，確保無漏焊、氣孔、夾渣、未焊透、咬邊、撅口等焊接缺陷，并做好質(zhì)量檢驗(yàn)記錄。只有確保每道工序的質(zhì)量，才能保證整個(gè)管排的質(zhì)量。由于膜式管排與光管管排剛度較大，彈性補(bǔ)償能力較低，因此組排聯(lián)箱安裝時(shí)，焊接管口較困難。要求安裝對(duì)口時(shí)，切忌強(qiáng)制安裝而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。應(yīng)減少起重、運(yùn)輸中的變形，注意省煤器標(biāo)準(zhǔn)排的定位，找正時(shí)應(yīng)保證管排間距。參考文獻(xiàn)2第四章 xxx熱電廠省煤器改造分析第一節(jié) xxx熱電廠省煤器改造背景xxx熱電廠4臺(tái)HG670/140-13YM型鍋爐，采用兩組非沸騰式省煤器，每組有一個(gè)下聯(lián)箱和兩個(gè)上聯(lián)箱，給水通過下聯(lián)箱進(jìn)入蛇行管組，加熱后進(jìn)入上聯(lián)箱

25、，再由4X47根懸吊管進(jìn)入懸掛管上聯(lián)箱，通過2X8根連接管將給水引入汽包。額定負(fù)荷時(shí)省煤器出口水溫為271°C。如前所述，自投產(chǎn)以來的泄漏，早期以安裝缺陷為主因而近期則以磨損和沖刷為主要原因。參考文獻(xiàn)15由于近兩年開始的煤炭市場(chǎng)供應(yīng)緊張?jiān)斐墒療犭姀S燃煤品味無法保證，灰分急劇波動(dòng)，加劇了鍋爐對(duì)流受熱面的磨損，最近兩年里發(fā)生的兩次省煤器部分泄漏停爐均是磨損造成的。下表僅統(tǒng)計(jì)了2001年之前石熱電廠省煤器爆管、泄漏、檢修等情況的統(tǒng)計(jì)從中我們可以看出省煤器的泄漏事故是較頻繁的。北京京能熱電股份有限公司省煤器檢修事件統(tǒng)計(jì)日期設(shè)備檢修性質(zhì)工作內(nèi)容細(xì)節(jié)發(fā)現(xiàn)問題處理情況一號(hào)爐2000-6-26-21

26、省煤器大修金相檢查32X4，20#G。213204焊口不合格，105204磨損泄漏。213204更換350mm，105204補(bǔ)焊。1997.6.9省煤器搶修泄漏省煤器左17702、17701。38X4，20#G。17702近上聯(lián)箱管座處焊口泄漏，將17701沖薄爆管。17801、17802沖薄。17701換1500mm,17702換1600mm，17801換1500mm，17802換2000mm。17702電焊，17701、17801、17802氧氣焊1996.5.27省煤器小修更換右側(cè)208204，205004靠右包墻側(cè)磨損單側(cè)減薄1.5mm，分別從出入口聯(lián)箱加堵，規(guī)格23.8X30mm磨損

27、泄漏加堵1990.8.10省煤器搶修更換管子規(guī)格38*4材質(zhì)2017702#爆管，17701#靠近上聯(lián)箱管座焊道處泄露99-10-20省煤器停爐檢查更換108803，更換一段U型管，108004更換短節(jié)450mm磨損泄漏99-10-16省煤器搶修換管省煤器左中108904距彎頭100mm處焊口下部接頭。32X4，20#G。原焊接質(zhì)量問題，砂眼。1997.8.1省煤器、包墻搶修泄漏省煤器右側(cè)，38X4，20#G。右包墻，51x5.5，20#G。省煤器右側(cè)入口聯(lián)箱23排第一根，泄漏。右包墻第138根下部集箱管座焊口沙眼。省煤器換管300mm，包墻打磨補(bǔ)焊。90-8-10省煤器、包墻搶修補(bǔ)焊泄露處換

28、300mm長(zhǎng)直管段，包墻過熱器打磨補(bǔ)焊磨損泄漏二號(hào)爐00-4-47-8省煤器大修金相檢查32X4，20#G。213204焊口不合格，105204磨損泄漏。213204更換350mm，105204補(bǔ)焊。97-9-89-9省煤器搶修換管省煤器左中108904距彎頭100mm處焊口下部接頭。32X4，20#G。原焊接質(zhì)量問題，砂眼。1994-4-274-29省煤器搶修泄漏省煤器左17702、17701。38X4，20#G。17702近上聯(lián)箱管座處焊口泄漏，將17701沖薄爆管。17801、17802沖薄。17701換1500mm,17702換1600mm，17801換1500mm，17802換200

29、0mm。17702電焊，17701、17801、17802氧氣焊99-5-13省煤器大修取監(jiān)視管第1139、2139根更換2節(jié)0.5米短節(jié)無無99-6-26629 省煤器搶修換管#2省煤氣左側(cè)11406，11405打磨補(bǔ)焊。右側(cè)11901，11902，11803，11804更換短節(jié)11406焊口砂眼將其他管子滋傷，11804磨損泄漏補(bǔ)焊及更換短節(jié)96-3-183-21省煤器搶修爆管左09604、右11205磨損，滋傷左09605、09503右11206.11104，更換短節(jié)磨損泄漏更換短節(jié)96-3-123-15省煤器搶修爆管右07804距彎頭200毫米爆管、右05804、06004、07404

30、、08004、09804、11205、05605、左05204、09604、12604、14102磨損，全更換短節(jié)煙氣磨損造成爆管更換短節(jié)三號(hào)爐96.11.13省煤器更換將213913，214113，214313#管泄露處更換短節(jié)焊接工藝不良，焊口泄露四號(hào)爐2001.4.21.-5.11省煤器特項(xiàng)更改監(jiān)視管改門彎96.2.11省煤器更換更換短節(jié)2137，250mm;2139,300mm磨損泄漏99.9.14省煤器更換212113，212513，212514更換短節(jié)重新焊接焊口對(duì)接時(shí)錯(cuò)口焊接，熔和不好，焊接工藝差設(shè)計(jì)煤種分析如下參考文獻(xiàn)17名稱項(xiàng)目符號(hào)單位設(shè)計(jì)煤種校核煤種工業(yè)分析全水份Mt%8.

31、18.23內(nèi)在水份Minh%1.472.80灰份Aar%26.2429.61揮發(fā)份Vdaf%27.1336.23低位發(fā)熱量Qnet.ar大卡/公斤47004410高位發(fā)熱量    元素分析碳Car%51.4447.25氫Har%3.353.54氧Oar%9.869.99氮Nar%0.600.78硫Star%0.410.96灰熔點(diǎn)/DT15001500/ST15001500/FT15001500原省煤器設(shè)計(jì)熱力數(shù)據(jù)如下表參考文獻(xiàn)14改造前熱力計(jì)算數(shù)據(jù)煙氣進(jìn)口/出口溫度工質(zhì)進(jìn)/出口溫度工質(zhì)進(jìn)/出口壓力Mpa煙氣/工質(zhì)平均流速m/s工質(zhì)質(zhì)量流速kg/m2s 溫

32、壓傳熱系數(shù)kj/m2h對(duì)流傳熱量kj/kg輻射傳熱量kj/kg省煤器562/458314/3942.5/2.4518.7/11.7112156.0168.71029在歷年的檢修工作中，石熱電廠采取了多種措施來防止和減緩對(duì)流受熱面的磨損，如對(duì)低溫再熱器和省煤器第一排管子加裝防磨護(hù)板；對(duì)省煤器穿墻管根部采用防磨涂料、加防磨護(hù)套；對(duì)于由于變形而出排的管排采用插管固定，強(qiáng)制入排；在煙道側(cè)墻處省煤器的煙器走廊出入口加均流板等手段，而在最近1年的4臺(tái)機(jī)組臨檢中仍然發(fā)現(xiàn)對(duì)流受熱面磨損的痕跡和程度有明顯增加，由于石熱鍋爐省煤器是高低排布置，造成高排第二排管子與低排第一根管子類似于錯(cuò)列布置，加劇了磨損，防磨護(hù)板

33、在運(yùn)行中變形離開第一排管子后造成了局部流通截面變化，反而使下排管子的磨損加劇。歷年磨損泄漏的管子因?yàn)楣?jié)距太小，無法施焊恢復(fù)，只能采用割除和加堵等消極處理方法。有的鍋爐加堵的管子數(shù)量已經(jīng)達(dá)到10余根。主要磨損情況和部位集中在低溫再熱器和省煤器的出排管子。考慮到石熱電廠最早投產(chǎn)的機(jī)組已經(jīng)運(yùn)行16年，基本接近省煤器設(shè)計(jì)壽命，xxx熱電廠擬對(duì)省煤器進(jìn)行改造，為此，重新設(shè)計(jì)和布置受熱面以提高省煤器的耐磨性和使用壽命。根據(jù)前面的論述，考慮改造的方向以降低煙速達(dá)到防磨目的，不考慮熱力系統(tǒng)其他的改造，因此，省煤器工質(zhì)的參數(shù)應(yīng)該遵循改造之前的數(shù)據(jù)，基本保持出入口煙溫和水溫不做大幅調(diào)整。另外由于省煤器處吹灰設(shè)施老

34、化，不能正常投用，要避免改造后積灰現(xiàn)象加重。由于膜式省煤器在減輕煙氣中灰粒對(duì)管子磨損方面有明顯優(yōu)勢(shì)，而且膜式結(jié)構(gòu)能疏理煙氣流，減少煙氣竄流和擾流，減輕灰粒對(duì)管子某些部位撞擊磨損量，因此，考慮采用膜式省煤器來代替原來的光管省煤器。第二節(jié) 膜式省煤器改造計(jì)算一 設(shè)計(jì)基本條件1 鍋爐參數(shù)和設(shè)計(jì)煤質(zhì)資料，詳見下表（鍋爐熱力計(jì)算匯總表）參考文獻(xiàn)14。2 省煤器分左右兩組布置，新省煤器入口集箱進(jìn)水管接口尺寸與原進(jìn)水管接口尺寸一致，新省煤器出口集箱短管尺寸與省煤器懸吊管接口尺寸相符合，新省煤器集箱標(biāo)高與原集箱一致，新省煤器設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)與原設(shè)計(jì)參數(shù)相符合，并能滿足機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。二 省煤器改造后的性能應(yīng)

35、保證：1 鍋爐暫按燃用原設(shè)計(jì)煤種，省煤器進(jìn)出口水溫、煙溫、省煤器煙氣和水阻均在原設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。2 省煤器管設(shè)計(jì)磨損量<0.2mm/a。三 省煤器系統(tǒng)改造說明1省煤器防磨裝置 為了防止煙氣流對(duì)管子的磨損，在膜式省煤器無鰭片處加防磨板。防磨蓋板=2mm，材料：1Cr20Ni4Si2 (或1Cr18NiTi)。2省煤器集箱 爐內(nèi)省煤器上集箱4個(gè)，下集箱2個(gè)更換。 規(guī)格為273×32mm，材料：20G。3省煤器蛇形管固定 每片省煤器鰭片管束用鋼板吊在集箱下面（詳見附圖）。片與片之間幾處用梳形板定位，保證蛇行管束之間距離。改造后省煤器系統(tǒng)荷重比原來增加10%，在吊管及懸吊架設(shè)計(jì)余量25%之

36、內(nèi)。四 附圖1省煤器管屏 JND-0012省煤器管屏 JND-002五 膜式省煤器幾何尺寸計(jì)算排列方式順列 逆流管子規(guī)格d×smm32×4每排管子數(shù)n2管子橫向排數(shù)Z1143×2（原為158x2）管子縱向排數(shù)Z2 10(原為14）管子橫向節(jié)距S1mm66(原為60)管子縱向節(jié)距S2mm90(原為66)比值1S1/d66/322.063比值2S2/d90/322.815鰭片厚度bmm4鰭片高度hmm29×2管子長(zhǎng)度LTPm5.7鰭片長(zhǎng)度Lpm5.29管子面積HTPm²n(LTPd-2bLp) *Z1* Z2(3.14×0.032

37、5;5.7-0.004×5.292) ×2×143×101518鰭片面積Hpm²2h*Lp*Z1*Z22×2×2×5.29×0.029×2×143×101755計(jì)算面積Hjm²HTP + Hp1518+17553273內(nèi)表面流通面積Hbhm²123.7煙氣通道面積Fm²5.83×2×9.55×-2×143×0.032×5.759.2水流通面積fm²2×2×1

38、43××0.024²0.259 表1 膜式省煤器幾何尺寸計(jì)算六 膜式省煤器熱力計(jì)算進(jìn)口煙溫´見熱力計(jì)算總表461出口煙溫見熱力計(jì)算總表397進(jìn)口水溫t´見熱力計(jì)算總表249.4出口水溫t見熱力計(jì)算總表271平均煙溫tcp0.5(´+)429吸熱量QKcal/kg見熱力計(jì)算總表157出口過?？諝庀禂?shù)見熱力計(jì)算總表1.25煙氣體積VrNm³/kg煙氣特性6.869H2O容積比rH2O見熱力計(jì)算總表0.084三原子氣體容積比rn見熱力計(jì)算總表0.224飛灰濃度g/Nm³見熱力計(jì)算總表35.55理論空氣量V0Nm³

39、;/kg見熱力計(jì)算總表5.1461水流量DKg/h見熱力計(jì)算總表635000煙氣速度wrm/s86水流速度WBm/s0.854對(duì)流放熱系數(shù)kKcal/m²h參考文獻(xiàn)1648.2污染系數(shù)m²h/kcal參考文獻(xiàn)160.0078管壁對(duì)水放熱系數(shù)zKcal/ m²h參考文獻(xiàn)166.380有效輻射層厚度sm0.9d0.0854沾污壁溫tztcp+(+×)301煙氣重量Grkg/kg1+1.306”V09.13飛灰濃度Kg/kg0.0267乘積Pnsmatarns0.019三原子氣體輻射減弱系數(shù)KT參考文獻(xiàn)164.8灰粒氣體輻射減弱系數(shù)Kn參考文獻(xiàn)1612.5煙氣

40、黑度a1e-kps0.113輻射放熱系數(shù)Kcal/ m²hHa5.4鰭片有效系數(shù)E參考文獻(xiàn)160.84導(dǎo)熱系數(shù),t=260+100 參考文獻(xiàn)1637煙氣側(cè)放熱系數(shù)mpKcal/ m²h參考文獻(xiàn)1649.4傳熱系數(shù)K參考文獻(xiàn)1632.7吸熱量QmKcal/kg172.6誤差Q%QT/Q×100100+3表2 膜式省煤器熱力計(jì)算第三節(jié) 結(jié)論省煤器設(shè)計(jì)前、后主要熱力數(shù)據(jù)對(duì)比參數(shù)名稱改造前的光管省煤器改造后的膜式省煤器入口給水溫度249.4249.4出口給水溫度271271入口煙溫461461出口煙溫397397煙速9.68.6水速0.780.854橫向管排數(shù)/排158143縱向管排數(shù)/排1410橫向節(jié)距/mm6066縱向節(jié)距/mm6690管子規(guī)格/mm32×432×4鰭片厚度/mm04光管傳熱面積/m²21431518膜片傳熱面積/m²01755受熱面2142.93273傳熱系數(shù)47.832.7沾污壁溫/360301煙氣速度/（m/s）9.68.6通過上表，新設(shè)計(jì)的膜式省煤器，煙氣流速下降了近1m/s，由于管壁的磨損