省煤器工作原理及事故課件

1、省煤器工作原理及事故省煤器工作原理及事故省煤器第一節(jié)、 省煤器原理 一、作用和分類 1、作用 1）吸收尾部煙道中煙氣量排煙鍋爐省燃料 2）以較高的溫差和傳熱系數(shù)來蒸發(fā)受熱面用廉價(jià)的小管徑、管壁較薄的省煤器受熱面來代替較昂貴的部分水冷壁蒸發(fā)受熱面節(jié)省初投資 3) 提高了進(jìn)汽包的水溫汽包壁與給水間溫差汽包熱應(yīng)力機(jī)組安全性 省煤器第一節(jié)、 省煤器原理 2、分類 1)按工質(zhì)出口狀態(tài)分： 非沸騰式，t出口水ts30, 大機(jī)組用 沸騰式，t出口水= ts 為汽水混合物但汽化水 量20%給水量，用于中壓以下爐 2）按材料分： 鑄鐵式：耐磨損、耐腐蝕、但強(qiáng)度只用于低壓的 非沸騰省煤器 鋼管式：可用于任何P和容

2、量的 鍋爐，置于不同形狀 的煙道中 缺點(diǎn)：易受氧腐蝕，給水必須除氧 優(yōu)點(diǎn)：體積，重量，布置自由，價(jià)格低廉 2、分類二、結(jié)構(gòu)及布置1、結(jié)構(gòu)：鋼管省煤器由一系列平行的蛇形管組 成，d外=25-51mm，常用42-51mm管子 以運(yùn)行安全性 2、布置： 、常為錯列結(jié)構(gòu)緊湊 橫向節(jié)距s1取決于煙速和管子支撐結(jié)構(gòu)，一般s1/d=2-3 縱向節(jié)距s2受管子彎曲半徑限制，一般s2/d=1.5-2二、結(jié)構(gòu)及布置 、為便于檢修，省煤器管組有一定限制 a)管子排列緊密時(shí)（s2/d1.5）管組高1.0m b) 管子排列稀疏時(shí)管組高1.5m c)省煤器分組時(shí)管組間留出高度600-800mm的空間 d)省煤器與空預(yù)器間

3、的高度800mm便于檢修 、煙道中布置方向圖8-1 縱向布置蛇形管垂直于前墻： 1）因尾部煙道寬深并聯(lián)管子數(shù)w水大型機(jī) 組采用易滿足水速要求 2）尾部煙道深度支吊困難 每排蛇形管均受飛灰磨損省煤器工作原理及事故省煤器工作原理及事故 橫向布置蛇形管平行于前墻 1）因尾部煙道寬深 單面進(jìn)水時(shí)管排少宜在中小容量采用 大機(jī)組采用雙面進(jìn)水使水速達(dá)要求值 2）僅靠煙道后墻幾根蛇形管磨損劇烈損壞后只要換幾 根蛇形管即可 3、流向： 、工質(zhì)在管內(nèi)自下而上流動利于排出空氣避免造成 局部氧腐蝕 、煙氣從上向下流利于吹灰 利于與水形成逆向流傳熱溫差省煤器工作原理及事故 4、水速： w水不易排走氣體沸騰式會造成汽水分

4、層 w水流動阻力 省煤器進(jìn)口水的質(zhì)量流速為600-800kg/m2s 非沸騰式及沸騰式的非沸騰部分w水0.3m/s 沸騰式的沸騰部分應(yīng)w水1m/s 省煤器中水阻力高壓和超高壓爐5% P汽包 中壓8% P汽包 5、支吊方式; 支承結(jié)構(gòu)：省煤器蛇形管通過固定支架支承在支持梁上 支持梁再支承在鍋爐鋼架上支持梁布置在 煙道內(nèi)為防其變形和燒壞支持梁內(nèi)部是空 心中間通冷空氣冷卻外部包絕熱保溫材料省煤器工作原理及事故 懸吊結(jié)構(gòu)：省煤器聯(lián)箱放置于煙道中，一般省煤器出口聯(lián) 箱引出管就是懸吊管同時(shí)也是再、過熱器懸 吊管，使鍋爐懸吊結(jié)構(gòu)簡化大大因蛇形管 穿墻造成的漏風(fēng)檢修方便 四、省煤器的啟動保護(hù) 圖8-3在省煤器

5、與除氧器間裝一根帶閥門的再循環(huán)管來保 護(hù)省煤器 圖8-4在省煤器與汽包間裝再循環(huán)管再循環(huán)管在爐外， 不受熱鍋爐啟動時(shí)省煤器受熱在汽包，再循 環(huán)管，省煤器，汽包間形成自然循環(huán)冷卻管子 省煤器工作原理及事故省煤器工作原理及事故省煤器工作原理及事故 五、省煤器設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問題 1、水速：如果給水除氧不完善進(jìn)省煤器加熱后放出 O2如果w水O2附著在金屬壁上造成局 部氧腐蝕 對沸騰式省煤器蛇形管后段是汽水混合物易出現(xiàn)汽水 分層t上壁可能超溫 汽水分界面附近的金屬t壁時(shí)時(shí)引起金屬疲 勞破裂故對沸騰式省煤器蛇形管進(jìn)口 w水1m/s 2、煙速綜合考慮傳熱、磨損、流動阻力和積灰 W煙傳熱省金屬 磨損 風(fēng)機(jī)耗電

6、省煤器工作原理及事故第二節(jié)、尾部受熱面的積灰、磨損和低溫腐蝕一、積灰（一）積灰及危害 積灰：當(dāng)攜帶飛灰的煙氣經(jīng)各受熱面時(shí)部分飛灰會沉積到受熱面上形成積灰 危害：1）灰積灰熱阻傳熱 排煙q2 鍋 2）如果通道截面積灰會堵塞煙氣通道甚至停爐檢修 3）積灰煙影響后面受熱面運(yùn)行安全第二節(jié)、尾部受熱面的積灰、磨損和低溫腐蝕一、積灰分類：松散積灰是煙氣攜帶灰粒沉積在受熱面上形成的 低溫粘結(jié)積灰成硬塊狀，難清除，且與低溫腐蝕 相互促進(jìn) 因堵灰使傳熱t(yī)壁 積灰能吸附SO3腐蝕腐蝕使堵灰 尤其是空預(yù)器腐蝕泄漏后更嚴(yán)重 討論： 1）圖8-13為含灰煙氣流由正面繞過管子流向后面時(shí)管子 背面積灰迎風(fēng)面積灰 2）飛灰沉

7、積于煙速有關(guān)圖8-14 表煙氣自上而下沖刷省 煤器管子時(shí)三種w煙的積灰情況省煤器工作原理及事故省煤器工作原理及事故 （二）影響松散積灰的因素與煙速、飛灰顆粒度、管束結(jié) 構(gòu)有關(guān) 1、煙速：圖8-14 w煙灰粒沖擊作用積灰 2、飛灰顆粒度粗灰沖刷作用積灰 液態(tài)排渣爐因煙氣中細(xì)灰故積灰比固態(tài)爐嚴(yán)重 3、管束結(jié)構(gòu)特性： a)錯列積灰因管束背風(fēng)面都受沖刷 順列管束背風(fēng)面受沖刷從第二排起迎風(fēng)面不受沖 刷故積灰 b)管縱向節(jié)距S2錯列管束背風(fēng)面沖刷更強(qiáng)烈積灰 順列卻因相鄰管子積灰易搭積在一起 積灰 c)d飛灰沖擊機(jī)會積灰省煤器工作原理及事故省煤器工作原理及事故 （三）減輕積灰方法 （1）控制煙速對燃固體燃料

8、的鍋爐，在額定負(fù)荷時(shí)，為 積灰，wy6m/s，一般保持在8-10m/s ，過大使磨 損 （2）采用小管徑、錯列布置對省煤器采用25-42的 管子，管束相對節(jié)距為S1/d=2.25 S2/d=1-1.5積灰可（3）定期吹灰尾部受熱面裝吹灰裝置定期吹灰積灰（4）防省煤器泄漏 二、尾部受熱面磨損（一）磨損及危害 磨損：當(dāng)攜帶大量固態(tài)飛灰的煙氣以一定速度流過受熱面 時(shí)灰粒撞擊受熱面在沖擊力的作用下會削去管 壁微小金屬屑而造成磨損省煤器工作原理及事故危害：磨損使管壁變薄導(dǎo)致泄漏和爆破事故威脅安全 停爐更換耗工和鋼材造成經(jīng)濟(jì)損失（二）磨損機(jī)理灰粒在700以下有足夠的硬度和動能 當(dāng)長時(shí)期沖擊受熱面會 不斷地

9、從上削 去一些小的金屬屑使其變薄造成損失沖擊分垂直沖擊沖擊角為900時(shí)稱垂直沖擊此時(shí)引起 的磨損叫沖擊磨損圖8-15 斜向沖擊沖擊角900時(shí)稱斜向沖擊可分解為 法向方向（垂直方向） 切向方向 法向方向引起沖擊磨損 切向方向引起摩擦磨損當(dāng)灰粒斜向沖擊受熱面時(shí)管 子表面即受沖擊磨損又受摩擦磨損，且以摩擦磨損為主省煤器工作原理及事故省煤器工作原理及事故 磨損部位：試驗(yàn)表明： 1）當(dāng)煙氣橫向沖刷錯列布置的受熱面管時(shí)磨損情況 見圖8-16（a）磨損磨損發(fā)生在管子迎風(fēng)面兩側(cè) 300-500范圍內(nèi) 2）煙氣在管內(nèi)縱向流動時(shí)磨損只在距管口約（1-3）d 的一段管子內(nèi)磨損較嚴(yán)重 見圖8-16（b）因煙氣進(jìn)管口后

10、先收縮再擴(kuò)張?jiān)跉饬?擴(kuò)散時(shí)灰粒由于離心力作用從氣流中分離出來并撞擊管壁 的緣故（三）影響磨損的因素 1、飛灰速度 磨損灰粒動能動能wy2 沖擊次數(shù)次數(shù)wy故管子金屬磨損wy3 省煤器工作原理及事故 2、飛灰濃度 濃度沖擊次數(shù)磨損 3、飛灰撞擊率 飛灰粒徑、硬度、wy、煙氣粘度飛灰撞擊率 4、灰粒特性 灰越粗、越硬磨損越 5、 管束的結(jié)構(gòu)特性 煙氣縱向沖刷管束的磨損橫向沖刷因灰粒運(yùn)動與管壁 平行只有靠近管壁少量灰粒形成摩擦磨損 煙氣橫向沖刷管束時(shí)錯列管束的磨損順列 錯列管束第二、三排磨損最嚴(yán)重因煙氣進(jìn)入管束后流 速動能 經(jīng)二、三排管子后動能被消耗因而磨損又 順列管束第五排后磨損因灰粒有加速過程到

11、第五排 達(dá)到全速省煤器工作原理及事故 （四）磨損的措施 1、控制煙速wy磨損 wy傳熱 積灰、堵灰 故省煤器中wyman9m/s否則引起較大的磨損 2、加防磨裝置因煙氣速度場和飛灰濃度場不可能做到的 均勻因而局部煙速過或局部飛灰濃度 過難以避免應(yīng)在管子易磨損的部位加 裝防磨裝置 圖8-17 省煤器的防磨裝置 （a）彎頭處加護(hù)瓦和護(hù)簾 （b）穿過煙氣走廊的護(hù)瓦加大煙氣走廊的阻力 （c） 彎頭處的護(hù)瓦 省煤器工作原理及事故省煤器工作原理及事故 （d）管子磨損最嚴(yán)重處焊鋼條此法用料少，對傳熱影響 受磨損部件不是受熱面檢修時(shí)只需更換 管式空預(yù)器防磨裝置是在管子入口處加裝段管子該 保護(hù)短管磨損后，檢修后

12、更換 三、尾部受熱面的低溫腐蝕 （一）低溫腐蝕及危害 低溫腐蝕：指硫酸蒸汽凝結(jié)在受熱面上發(fā)生的腐蝕也稱 硫酸腐蝕一般出現(xiàn)在空預(yù)器冷端 危害：1）導(dǎo)致受熱面破壞泄漏 使大量空氣漏入煙氣中 影響鍋爐燃燒引風(fēng)機(jī)負(fù)荷電耗 2）腐蝕同時(shí)出現(xiàn)低溫粘結(jié)積灰使排煙引風(fēng) 阻力鍋爐出力甚至強(qiáng)迫停爐清灰 3）腐蝕嚴(yán)重導(dǎo)致受熱面更換造成經(jīng)濟(jì)損失省煤器工作原理及事故（二）低溫腐蝕機(jī)理 燃料中S燃燒SO2氧化成SO3與煙氣中水蒸汽結(jié) 合形成硫酸蒸汽當(dāng)t壁硫酸蒸汽露點(diǎn)時(shí)硫酸蒸汽凝結(jié) 成酸液而腐蝕受熱面 注：煙氣中含有較少SO3會使酸露點(diǎn) 煙氣中硫酸蒸汽 含量為0.005% 時(shí)露點(diǎn)可達(dá)130-150（三）煙氣露點(diǎn)的確定 SS

13、O2SO3煙露點(diǎn) 灰其含有鈣、鎂和其他堿金屬氧化物及磁性氧化鐵可 部分吸收硫酸蒸汽使硫酸蒸汽分壓力煙氣露點(diǎn) tld=tsld+（Sd.zs）1/3/1.05fhAd.zs (8-1) tsld按煙氣中分壓力計(jì)算的水蒸汽露點(diǎn) 一般60 系數(shù)，爐出口=1.2-1.25時(shí)，=121省煤器工作原理及事故 （四）腐蝕速度）f（凝結(jié)硫酸濃度、酸量及t壁） 凝結(jié)硫酸量腐蝕速度當(dāng)酸量到一定程度，酸量 再不會影響腐蝕速度 t壁化學(xué)反應(yīng)速度腐蝕速度 圖8-18為酸濃度與腐蝕速度關(guān)系 試驗(yàn)表明：酸濃度腐蝕速度先當(dāng)濃度達(dá)56%左右時(shí) 腐蝕速度達(dá)最大超過這一濃度后腐蝕速度 急劇到濃度約為60-80%以上腐蝕速度基 本保持不變并保持在一相對較低的數(shù)值 在尾部受熱面沿?zé)煔饬飨蚋g速度的變化是t壁、酸量與硫酸濃度三者的綜合見圖8-19 省煤器工作原理及事故省煤器工作原理及事故 （五）影響酸腐蝕因素主要是SO3 SO3煙露點(diǎn)受熱面結(jié)露引起腐蝕 硫酸含量 1）燃料SSO3 2）火焰T火焰中的原子O2SO3 原子氧SO3 3）氧化鐵或氧化釩等催化劑含量SO3 故燃油爐低溫腐蝕因有釩、火、飛灰 （六）措施SO3的生成 t壁 用