锅炉省煤器的作用(锅炉省煤器的优化设计)

导语：锅炉 省煤器讲解

一、省煤器的作用和类型

省煤器是利用锅炉尾部的烟气热量来加热给水的一种热交换装置，在现代电站锅炉中，随着蒸汽参数和容量的提高，为了有效地利用锅炉尾部低温烟气的热量，降低排烟温度，提高锅炉的效率，只依靠增加蒸发受热面的方法，不但不经济，而且受到很大限制。因为蒸发受热面中工质温度等于工质在工作压力下的饱和温度，烟气向蒸发受热面中的工质传热，就必须保持一定的温差，故烟温必须高于工质温度。可见，蒸发受热面绝不能将烟气冷却到低于或达到工质饱和温度。

省煤器中的工质是给水，给水的温度比饱和温度低得多。故而传热温差很大。其次，水在省煤器中为强制流动，工质流速高，因此与蒸发受热面相比，在同样的烟气温度条件下，其传热效果好得多，也就是说，在吸收同样热量的情况下，可以节省金属材料。为此，电厂中用管径较小，管壁较薄，传热温差较大，价格较低的省煤器来代替部分造价较高的蒸发受热面。另外，采用省煤器可使进入汽包的给水温度得到提高，减小汽包壁温与给水温度之差，从而减小汽包所产生的热应力。因此，省煤器的作用不仅在于省煤，实际上已经成为现代锅炉中不可缺少的一个组成部件。

接照省煤器出口工质的状态可将其分为沸腾式和非沸腾式两种。如出口水温低于饱和温度，叫非沸腾式省煤器。如果水被加热到饱和温度并产生部分蒸汽，就叫做沸腾式省煤器。对于中压锅炉，由于水的汽化潜热大，因而蒸发吸热量大，为不使炉膛出口烟温过低，有时就采用沸腾式省煤器，以减少炉膛内蒸发吸热量。沸腾式省煤器中生成的蒸汽量一般不应超过20％，以免省煤器中流动阻力过大和产生汽水分层。随着工作压力的提高，水的汽化潜热减小，预热热增大，省煤器内工质几乎总是处于非沸腾状态。我厂采用的是非沸腾式，禁止省煤器在运行中产生蒸汽。

省煤器按其所用材料不同可分为铸铁式和钢管式两种．铸铁式耐磨损和腐蚀，但不能承受高压，目前只用在中压以下的小型锅护上。钢管式省煤器可用于任何压力，容量及任何形状的烟道中，与铸铁式相比，具有体积小，重量轻，价格低的优点，因而大型锅炉均采用钢管式省煤器。

二、本炉省煤器的结构和布置

本炉的单级省煤器采用了易于清灰的顺列布置方式。省煤器蛇行管水平放置，以便于停炉时能放尽存水，减少停炉期间的腐蚀，水流沿蛇形管由下向上流动．以便排出空气，避免造成局部氧气腐蚀。

省煤器中水速应保持在一定范围内。水速高则造成省煤器的水阻力过大。水速过低，容易引起管内空气的阻塞及管子的局部腐蚀。为避免金属的局部氧腐蚀，对于非沸腾式省煤器，水平管子中的流速应大于0.5m／s。

蛇行管在烟道中的布置方向对蛇形管中水速有很大影响，蛇形管在烟道中的布置可垂直于锅炉前墙，也可以同前墙平行。

通常锅炉尾部的烟道是宽度大而深度小，当管子节距一定时，蛇形管平面垂直于前墙的布置系统中，因平行工作的蛇行管数较多，因而水速较小。在蛇形管平行于前墙布置并采用单面进水的系统中，则平行的蛇行管数最少，因而水速最高。

省煤器蛇形管垂直于锅炉前墙布置，由于烟道深度较小，管子支吊较为简单。省煤器管束由省煤器出口联箱通过悬吊管悬吊。

省煤器6个入口联箱沿烟道宽度方向布置在烟道内，省煤器采用6个入口联箱，主要是考虑到省煤器进水温度较低时，热冷水不混合而产生上下壁温差进而引起联箱的弯曲变形。采用较多的联箱，使变形减至允许程度，联箱由省煤器吊杆悬吊。

三、省煤器管的磨损及防磨措施

1、影响磨损的因素

携带有灰粒和来完全燃烧颗粒的高速烟气通过受热面时，灰粒的每次冲击都会从管壁上削去极其微小的一粒金属屑，从而逐渐使受热面管壁变薄，这就是飞灰对受热面的磨损过程。长时间受磨损而变薄的管壁，由于强度降低很容易导致管子损坏，而引起受热面管子泄漏，影响锅炉的安全运行，而且检修时还要花费大量时间和钢材来修复或更换被磨损的部件。

烟气流速对管子磨损影响最大。受热面金属表面的磨损正比于飞灰的动能和撞击次数，飞灰的动能同烟气流速的平方成正比。撞击的次数在含尘浓度一定时同烟气速度的—次方成正比，因而管壁的磨损量就同烟气流速的三次方成正比。所以控制烟气流速可以有效地减轻磨损。但是烟气流速降低，会使对流放热系数降低，以致增加了受热面。 同时，烟气流速降低，还会增加积灰与堵灰，省煤器推荐烟气速度为7-10m／s。

管束排列方式不同，磨损情况也不一样，顺列管束要比错列管束磨损轻些。这是因为顺列布置时，第一排之后的管子受到前面管子屏蔽而处于“死角”中。

灰粒特性对磨损也有很大影响。灰粒越粗、越硬，磨损越严重。灰粒的硬度除与灰的成分有关之外，还与温度有关，温度越低，灰粒越硬。由于省煤器区烟温较低，因而磨损较低温过热区严重。

磨损量还与总灰量有关，而总灰量决定于燃料灰分和发热量，总灰量愈多灰粒对受热面撞击的次数就愈多，磨损就越严重。因而燃用高灰分，低发热量的劣质煤的锅炉，其省煤器会发生严重磨损，

实际上，在一组受热面中磨损是不均匀的，凡是烟速较大或飞灰浓度较大的部位，受热面的磨损就较为强烈，省煤器中的某些部位，如靠近墙壁的管子弯头部分，由于流通截面较大，烟气阻力小，烟速较高，造成管子的局部严重磨损，当烟气经水平对流烟道转入下行尾部烟道时，由于气流转弯，在离心力的作用下，飞灰(尤其是大颗粒飞灰)被抛向后墙附近，使这里的飞灰浓度增高，因而靠近后墙的管子就会受到更大的磨损。

2．避免受热面严重磨损的措施。

本炉省煤器蛇形管采用垂直于前墙的布置方式，全部蛇形管都要穿过尾部烟道后墙的高飞灰浓度区，如不采取措施，所有蛇形管都会遭到严重的飞灰磨损。另外，考虑到锅炉所燃用的燃料的发热量较高，灰分较低。省煤器中的烟气流速采用了较大的数值，以增强传热效果。在锅炉最大连续出力时，省煤器中的烟气速度为11.20m／s，为尽量减小飞灰磨损，保证省煤器的设计使用寿命，省煤器采取了如下防磨措施：

(1)、在省煤器蛇形管弯头和箱体之间加装折流扳，均匀各处的烟气流速，防止出现烟气走廊，以避免管子的局部严重磨损。

(2)、在管子表面相应位置，装设防磨装置，由于烟气进入尾部竖井烟道要转弯90度，在离心力作用下。灰粒子集中靠近烟道后侧的蛇形管上，该处灰粒子浓度较大，易使磨损加剧。为此，在靠近竖井后墙的蛇形管弯头上覆盖了防磨盖板。

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