鍋爐吹灰器磨損

1、SCD型聲波吹灰器在廣州石化熱電站鍋爐上的應(yīng)用、缺陷與改進(jìn)摘要：本文論述了SCD型聲波吹灰器在廣州石化熱電站鍋爐上的應(yīng)用效果，分析了該吹灰器的優(yōu)點(diǎn)及缺陷，并提出改進(jìn)。關(guān)鍵詞：鍋爐 聲波吹灰器 應(yīng)用 缺陷 改進(jìn)前言：鍋爐的爐內(nèi)燃燒過(guò)程是一種極其復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，由于受燃煤特性、受熱面的結(jié)構(gòu)、爐內(nèi)溫度場(chǎng)水平及空氣動(dòng)力工況等因素影響，造成受熱面積灰與結(jié)渣，使鍋爐出力下降。我國(guó)動(dòng)力用煤多使用低品位劣質(zhì)煤， 鍋爐燃煤多變且灰份有不斷升高、熱值有不斷降低的趨勢(shì)，這加劇了受熱面的積灰結(jié)焦過(guò)程。僅僅通過(guò)鍋爐設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)整，往往是不能解決爐內(nèi)積灰結(jié)焦問(wèn)題的。吹灰器是電廠鍋爐不可缺少的重要附件之一，其使用的合適

2、與否，直接影響著鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。目前，國(guó)內(nèi)外在鍋爐受熱面采用的吹灰器主要有：伸縮旋轉(zhuǎn)式吹灰器、振動(dòng)除灰器、鋼珠吹灰器、彎管式吹灰器、水力吹灰器、聲波吹灰器等。聲波吹灰器的除灰原理傳統(tǒng)吹灰器普遍存在機(jī)械卡澀，熱態(tài)進(jìn)退困難，行程開(kāi)關(guān)失靈等現(xiàn)象。聲波吹灰器作為一種新研制的吹灰方式，近年來(lái)已得到廣泛的應(yīng)用。其除灰機(jī)理是通過(guò)聲波發(fā)生器，將一定強(qiáng)度、頻率的聲波作用于鍋爐本體內(nèi)各種可能積灰結(jié)焦的空間。使鍋爐內(nèi)處于高聲強(qiáng)高聲場(chǎng)范圍之內(nèi)的空氣分子及煙灰顆粒產(chǎn)生震蕩。在聲波震蕩的反復(fù)作用下，積灰受到聲疲勞效力的循環(huán)作用，從而破壞了煙灰顆粒與受熱面以及顆粒之間的結(jié)合，使煙灰顆粒處于懸浮或流化狀態(tài)，在煙氣流的作用下

3、被帶走，達(dá)到除灰目的。同樣，在聲波疲勞效應(yīng)的作用下，焦渣粒子間的結(jié)合力變?nèi)酰g隙增大，并逐漸斷裂為小快自行脫落。SCD型聲波吹灰器在廣州石化總廠熱電站4號(hào)鍋爐上的應(yīng)用及其缺陷2.1聲波吹灰器的布置廣州石化總廠熱電站共有4臺(tái)WGZ/220/9.8-13型鍋爐，鍋爐煙道部分煙氣和工質(zhì)進(jìn)出口設(shè)計(jì)溫度見(jiàn)表一。13號(hào)爐分別于1990年、1991年建成投產(chǎn)；號(hào)爐于1998年7月建成投產(chǎn)，其吹灰器采用SCD型聲波吹灰器。該吹灰器采用低壓蒸汽作為介質(zhì)，蒸汽參數(shù)為0.6MPa，170，取自電站連排擴(kuò)容器汽平衡母管。吹灰器布置方式見(jiàn)圖一。整個(gè)吹灰系統(tǒng)分為6個(gè)分系統(tǒng)（如圖一），共56臺(tái)聲波吹灰器，其中高溫省煤器煙氣

4、入口20臺(tái)，低溫省煤器煙氣入口19臺(tái)，低溫省煤器下部17臺(tái)。運(yùn)行方式為：每個(gè)分系統(tǒng)每天分別運(yùn)行5分鐘。整個(gè)吹灰過(guò)程全部實(shí)現(xiàn)程控，無(wú)須手動(dòng)操作，大大節(jié)約了操作的人力和時(shí)間。序號(hào)項(xiàng)目煙氣進(jìn)口煙氣出口工質(zhì)進(jìn)口工質(zhì)出口1轉(zhuǎn)向室591570.7329.63352高溫省煤器570.7424.9234277.73高溫空預(yù)器424.9332.7207.7326.34低溫省煤器332.7271.92152345中溫空預(yù)器271.9181.890.6207.76低溫空預(yù)器181.8134.23090.6表一、鍋爐煙道部分煙氣和工質(zhì)進(jìn)出口設(shè)計(jì)溫度值（額定負(fù)荷）2.2 SCD型聲波吹灰器的應(yīng)用效果4號(hào)爐自1998年7

5、月建成投產(chǎn)便開(kāi)始使用SCD型聲波吹灰器。經(jīng)過(guò)近兩年的運(yùn)行，吹灰效果較好，特別是同1號(hào)爐比較（1號(hào)爐使用機(jī)械吹灰器）。在停爐期間檢查吹灰范圍內(nèi)的省煤器管束，發(fā)現(xiàn)其積灰極少，多數(shù)管束外表面仍很光滑，比1號(hào)爐省煤器積灰明顯減少。該吹灰器沒(méi)有電機(jī)，不僅節(jié)約了成本，還減少了維修工作2.3 SCD型聲波吹灰器的缺陷4號(hào)爐在投產(chǎn)不到兩年的時(shí)間內(nèi)，“四管”爆裂事故共發(fā)生兩起，皆為省煤器管爆裂。（1）1999年7月低溫省煤器爆管，爆口位于煙氣入口端，破口處正對(duì)吹灰器，該吹灰器已經(jīng)明顯磨損，磨損主要是在吹灰器出口端及出口處濺錐，磨損原因主要是聲波吹灰器的聲波強(qiáng)度過(guò)大，導(dǎo)致吹灰器受損，進(jìn)而損壞省煤器。（2）2000

6、年1月高溫省煤器爆管，爆口位于煙氣入口端（即轉(zhuǎn)向室）。爆管原因主要是因?yàn)榇祷移鞯脑O(shè)計(jì)和安裝不合理。由于吹灰器及蒸汽管都處于轉(zhuǎn)向室內(nèi)，煙氣溫度高達(dá)560580，而蒸汽管和吹灰器處于經(jīng)常停運(yùn)的狀態(tài)，沒(méi)有足夠的介質(zhì)冷卻，因此極易變形引起損壞。蒸汽管的安裝設(shè)計(jì)為：一端固定在爐墻上，煙道內(nèi)側(cè)的另一端利用管托托住。由于高溫變形，煙道內(nèi)側(cè)的蒸汽管端滑出管托，使整條管道與省煤器管發(fā)生碰撞，將吹灰器撞脫，蒸汽管內(nèi)蒸汽直吹省煤器管，導(dǎo)致變薄爆管。另：吹灰器與蒸汽管設(shè)計(jì)為螺紋連接，已保證汽密性，但安裝人員施工時(shí)圖方便，蒸汽管與吹灰器間利用點(diǎn)焊固定，不僅增大了蒸汽的泄漏量，而且使得吹灰器安裝不牢固，極易造成脫落，最后

7、導(dǎo)致省煤器管減薄爆裂。（3）2000年4月檢查4號(hào)爐吹灰器，發(fā)現(xiàn)低溫省煤器處吹灰器兩條蒸汽管在爐墻固定處發(fā)生斷裂，6個(gè)分系統(tǒng)吹灰器共20條蒸汽管，除去斷管不計(jì)，其余各條管均有不同程度的變形，并全部脫離管托。變形最大的是高溫省煤器（轉(zhuǎn)向室內(nèi)）4條蒸汽管，該處原有20臺(tái)吹灰器，脫落了7臺(tái)。主因是由于該處煙氣溫度高，工作環(huán)境惡劣。為防止蒸汽再次吹損省煤器，只能停運(yùn)該層全部吹灰器，待修復(fù)后投運(yùn)。（4）從圖一中可看出，低溫省煤器共56臺(tái)吹灰器，但安裝全無(wú)任何規(guī)律，有的一條管上有2臺(tái)吹灰器，有的則為3臺(tái)。體現(xiàn)了該吹灰器從設(shè)計(jì)到安裝施工直到驗(yàn)收都存在一系列的缺陷。防止煙氣走廊引起磨損的措施煙氣走廊的形成 在

8、布置鍋爐對(duì)流管束時(shí)，因?yàn)楣苁荒芘龅綘t墻，所以管束和爐墻之間應(yīng)留有一定的間隙，該間隙即所謂的煙氣走廊，在煙氣走廊內(nèi)煙氣速度有很大的提高，比如煙氣流速平均為12m/s，在走廊處最高煙速可增至30m/s。因此在煙氣走廊邊緣處的管束受到煙氣的磨損也最大 過(guò)去我們經(jīng)常采用防止煙氣走廊附近管束磨損的方法只是在管子外部增加防磨瓦 今天掌握了另外幾種防磨措施 1、就是在煙氣走廊的進(jìn)出口均勻增加梳形管以達(dá)到使煙氣走廊中煙氣流速降低的作用 2、還有改變防磨瓦的加裝方位3、在兩排彎頭間加裝阻力柵 4、采用護(hù)簾 就是在煙氣走廊處采用將整排彎頭包起來(lái)的護(hù)簾 這幾種方式都是以前未曾接觸過(guò)的 必須附圖才可以更好的明白省煤

9、器和過(guò)熱器管子磨損隨壁溫的變化以前從來(lái)沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)這種講法，浙大的教授們做了試驗(yàn)，該試驗(yàn)在15550 壁溫范圍內(nèi)進(jìn)行，飛灰顆粒碰撞管壁的速度為17米/秒，顆粒為0.20.5mm的河沙，其濃度為14g/m3，試樣為100mm長(zhǎng)的省煤器和過(guò)熱器管子。試驗(yàn)表明管子表明的氧化膜隨著溫度升高，強(qiáng)度增加，因此磨損量反而降低，在更高的溫度下才越過(guò)最低點(diǎn)而上升。對(duì)于省煤器管其材料為20號(hào)鋼，磨損最低的溫度在350左右，對(duì)于過(guò)熱器管材料為鉻鉬釩合金鋼磨損最低的溫度為380400。由于氧化膜的密度大于金屬管的密度，會(huì)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生溫度熱應(yīng)力，同時(shí)由于氧化膜和金屬管的熱膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)，磨損量又會(huì)有所增加S

10、CD型聲波吹灰器在廣州石化總廠熱電站2號(hào)鍋爐上的應(yīng)用及其缺陷2號(hào)爐1999年10月大修時(shí)，將原有的機(jī)械式吹灰器全部更新為SCD型聲波吹灰器。吹灰器在布置方式上與4號(hào)爐不同，減少了省煤器層的吹灰器個(gè)數(shù)，在一、二級(jí)空氣預(yù)熱器煙氣入口端增加了16臺(tái)，爐膛及過(guò)熱器區(qū)域增加了16臺(tái)。具體布置見(jiàn)表二。由于爐膛及過(guò)熱器區(qū)域溫度極高，另增加了一條冷卻汽管保護(hù)吹灰器，以免吹灰器被高溫?zé)煔鉄龎模鋮s汽介質(zhì)與吹灰介質(zhì)相同，皆取自連排擴(kuò)容器汽平衡母管，參數(shù)同4號(hào)爐。控制方式與4號(hào)爐基本相同。序號(hào)安裝部位數(shù)量備注1爐膛下部（18米標(biāo)高）8每墻2支2爐膛上部（23米標(biāo)高）4兩側(cè)墻各1，前墻2支3高溫過(guò)熱器2兩側(cè)墻各14低

11、溫過(guò)熱器2兩側(cè)墻各15高溫省煤器煙氣入口93條管，每管3支6高溫空預(yù)器煙氣入口63條管，每管2支7低溫省煤器煙氣入口84條管，每管2支，甲乙側(cè)各4支8低溫省煤器下部6甲乙側(cè)各3支，2條管，其中1條管有2支9中溫空預(yù)器煙氣入口10甲乙側(cè)各5支，3條管，中間管有1支表二、SCD型聲波吹灰器在2號(hào)爐的布置該吹灰器仍然存在與4號(hào)爐相同的缺陷，但主要問(wèn)題表現(xiàn)在設(shè)計(jì)方面。吹灰器設(shè)計(jì)問(wèn)題如下：（1）吹灰器產(chǎn)生的聲波強(qiáng)度過(guò)大，以至極易磨損吹灰器本體的出口部位，且爐膛部位的吹灰器會(huì)對(duì)爐膛內(nèi)火焰氣流造成擾動(dòng)。2號(hào)爐自大修后試運(yùn)該吹灰器時(shí)，發(fā)現(xiàn)爐膛燃燒極不穩(wěn)定，火焰忽明忽暗，爐膛負(fù)壓變化過(guò)大且不穩(wěn)定，因此該吹灰器一

12、直未能正常使用，并造成了浪費(fèi)。（2）吹灰器及其爐內(nèi)管道安裝的設(shè)計(jì)不周到，這點(diǎn)基本與4號(hào)爐相同，存在吹灰器零件脫落、蒸汽管道變形等問(wèn)題。2000年3月，由于吹灰器出口濺錐脫落，造成一級(jí)省煤器管被吹破引起爆裂。停爐時(shí)檢查爐內(nèi)吹灰器蒸汽管道，發(fā)現(xiàn)較多已變形，內(nèi)側(cè)管道失去支撐。暫時(shí)未發(fā)現(xiàn)有吹灰器脫落。4 SCD型聲波吹灰器的改進(jìn)針對(duì)上述缺陷，提出了以下改進(jìn)方法，以保障聲波吹灰器的正常運(yùn)行：（1）降低聲波吹灰器出口的聲波強(qiáng)度。在吹灰蒸汽總管上加裝減壓閥降低蒸汽壓力，從而減少吹灰器發(fā)出的聲波強(qiáng)度，不僅可以避免吹灰器本體磨損，還可保護(hù)省煤器管不致被吹薄而爆裂，或聯(lián)系廠方改變吹灰器內(nèi)部結(jié)構(gòu)。（2）加固吹灰器及其蒸汽管道的安裝。加強(qiáng)原有吹灰器與管道的焊接，將原來(lái)點(diǎn)焊后剩余的部位全部焊牢，或改為螺紋管連接，不但加固了吹灰器，而且可以消除蒸汽泄漏的缺點(diǎn)。矯正或更換已變形的管道，并采用管夾對(duì)焊的