燃?xì)忮仩t省煤器泄漏原因分析及對策

燃?xì)忮仩t省煤器泄漏原因分析及對策馬大元能動中心設(shè)備室【摘要】省煤器是鍋爐設(shè)備中最重要的換熱設(shè)備之一，本文通過對90t/h煤氣鍋爐省煤器泄漏頻繁的原因進(jìn)行分析，提出了解決問題的對策并實(shí)施，取得了良好的效果，為解決鍋爐省煤器故障提供一種新的思路，對煤氣鍋爐設(shè)計(jì)使用和維護(hù)具有一定的參考作用?！娟P(guān)鍵詞】鍋爐省煤器低溫腐蝕沸騰率1前言攀鋼能源動力中心現(xiàn)有三臺純燒煤氣鍋爐，一臺CG-90/3.82-Q中壓鍋爐，兩臺DG240/9.82-M高壓鍋爐，均為自然循環(huán)、采用四角切圓布置的氣體燃燒器。鍋爐相繼從2006年1月至2011年2月投產(chǎn)。鍋爐自投產(chǎn)以來，省煤器泄漏故障較多，特別是90t/h中壓鍋爐省煤器頻繁泄漏，到2015年1月，一級省煤器泄漏15次，二級省煤器泄漏21次，導(dǎo)致鍋爐故障停爐次數(shù)較多，給生產(chǎn)造成較大影響。通過對省煤器的泄漏位置、時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，未發(fā)現(xiàn)規(guī)律，所以找出該鍋爐省煤器泄漏的原因并處理顯得極其重要。1.1鍋爐主要參數(shù)額定蒸汽流量：90t/h額定蒸汽壓力：3.82Mpa額定蒸汽溫度：450℃給水溫度：140鍋爐出口煙氣設(shè)計(jì)溫度：≤1鍋爐設(shè)計(jì)效率：≥87.5%燃料結(jié)構(gòu)：焦?fàn)t煤氣：高爐煤氣=1:9（體積比）設(shè)計(jì)燃料成分見表1，鍋爐設(shè)計(jì)熱力計(jì)算數(shù)據(jù)匯總見表2：表190t/h鍋爐設(shè)計(jì)燃料成分燃?xì)饷Q發(fā)熱值KJ/Nm3CO(%)CO2(%)H2(%)CH4(%)N2(%)O2(%)CmHn(%)高爐煤氣3372.925.2616.71.0050.256.590.2/焦?fàn)t煤氣153348.152.1862.56204.810.282表290t/h鍋爐設(shè)計(jì)熱力計(jì)算數(shù)據(jù)匯總表名稱符號單位爐膛凝渣管高過低過二級省煤器二級預(yù)熱器一級省煤器一級預(yù)熱器煙氣入口溫度1℃894868787628428353205煙氣出口溫度2℃894868787628428353205150煙氣平均速度Wym/s7.3610.512.8312.621711.112.5工質(zhì)平均速度Wm/s20.420.21.037.50.86工質(zhì)入口溫度t1℃25525536225522817014020工質(zhì)出口溫度t2℃255255450389294.6380228170溫壓t℃626.1416375.826195.881.969.7傳熱系數(shù)KW/m268.8564.970.2581.921.7572.4320.2受熱面積Hm2651.138.82176.3369553.3219414372358傳熱量QKJ/Nm3140072204.3418507.6196.4365.91431.2鍋爐省煤器概況省煤器處于鍋爐的尾部煙道，其主要作用是利用鍋爐燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，對省煤器蛇形管?nèi)的水進(jìn)行加熱，降低尾部煙溫，提高鍋爐熱效率。鍋爐省煤器為上下級布置，與煙氣流向呈逆流方式的水平管圈組成，置于煙道的低溫過熱器下方。一、二級省煤器均為焊接鰭片式省煤器，一級省煤器沿?zé)煹缹挾裙灿?3排蛇形管，二級省煤器沿?zé)煹缹挾裙灿?3排蛇形管，平行于側(cè)墻順列布置；蛇形管為φ32×3mm，材質(zhì)為20G，焊接式鰭片為扁鋼20×3，材質(zhì)為Q235-A.F；一級省煤器橫向管排間距35mm，縱向間距120mm，二級省煤器橫向管排間距45mm，縱向間距120mm。燃?xì)忮仩t省煤器泄漏原因分析燃?xì)忮仩t省煤器泄漏的原因是多方面的，通過故障現(xiàn)象并結(jié)合運(yùn)行操作和實(shí)際受熱面積與設(shè)計(jì)值相比較，一級省煤器實(shí)際受熱面積比設(shè)計(jì)面積大590.5m2，二級省煤器實(shí)際受熱面積比設(shè)計(jì)面積大230.4m2，省煤器受熱面積增大，吸熱增多，導(dǎo)致省煤器的沸騰率升高，原省煤器設(shè)計(jì)沸騰率為10.8%，根據(jù)省煤器的實(shí)際受熱面及排煙溫度可以算出省煤器的實(shí)際沸騰率達(dá)到24.39%（一般鍋爐省煤器沸騰率不超過20%），由于沸騰率高，省煤器局部蛇形管發(fā)生膜態(tài)沸騰，導(dǎo)致傳熱惡化，蛇形管局部過熱，使管子出現(xiàn)裂紋或爆管泄漏。2.5省煤器的制造缺陷省煤器結(jié)構(gòu)采用了縱向鰭片式，鰭片材質(zhì)選擇的是Q235-A.F，省煤器管子材質(zhì)為20G，這兩種材料含碳量及雜質(zhì)含量低，焊接性好，因此鰭片管焊接內(nèi)在質(zhì)量容易保證，但省煤器管子較長、壁厚較薄，焊接后焊縫部位會產(chǎn)生很大的縱向殘余拉應(yīng)力，在省煤器受熱或冷卻后，部分應(yīng)力表現(xiàn)尤為明顯，引發(fā)泄漏；同時(shí)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，焊縫收口處存在多處咬邊現(xiàn)象，這也是省煤器泄漏的誘因。2.6省煤器的安裝缺陷按照省煤器的安裝標(biāo)準(zhǔn)及圖紙，對省煤器的聯(lián)箱標(biāo)高、水平度及膨脹間隙，蛇形管間距及水平度、管夾位置及間隙、吊架等情況進(jìn)行復(fù)查，未發(fā)現(xiàn)超出安裝標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)規(guī)范要求的情況，所以省煤器不存在安裝缺陷。3省煤器泄漏的對策及實(shí)施針對上述原因，控制煤氣中的“硫”成分，目前工藝不具備條件，因此只能從鍋爐設(shè)備及工藝上尋找方法。根據(jù)鍋爐現(xiàn)有煙氣的露點(diǎn)及鍋爐效率，從新設(shè)定排煙溫度為155±5℃、給水溫度為130±5℃，按照現(xiàn)有鍋爐的實(shí)際結(jié)構(gòu)型式，過熱器及空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)及面積不變，省煤器采用光管對省煤器的面積進(jìn)行校核，經(jīng)過上述校核后，確定為一級省煤器的面積為940m2，二級省煤器面積為455m2。按照參燒90%（體積比）高爐煤氣的燃料進(jìn)行校核計(jì)算，其熱力計(jì)算匯總?cè)缦拢罕?校核改造熱力計(jì)算數(shù)據(jù)匯總表名稱符號單位爐膛凝渣管高過低過二級省煤器二級預(yù)熱器一級省煤器一級預(yù)熱器煙氣入口溫度1℃955.59929.07817.41645.9433.79345.13220.4煙氣出口溫度2℃929.07817.41645.9433.79345.13220.4150.3煙氣平均速度Wym/s6.6510.2712.1611.8215.029.111.65工質(zhì)平均速度Wm/s21.2921.331.0615.680.739.5工質(zhì)入口溫度t1℃25525536525820617814720工質(zhì)出口溫度t2℃255255450396255382206177傳熱系數(shù)KW/m257.97157.404959.533375.966721.137458.759719.8202受熱面積Hm2651.134.115734745522659402333傳熱量QKJ/Nm3334.8019.042158.73117.01140.6857.5379.3143.87根據(jù)以上確定的省煤器的面積對省煤器進(jìn)行改造：取消省煤器的鰭片，完全采用光管，省煤器的管徑及壁厚不變，將一級省煤器縱向排數(shù)由原來的73排減少至60排，二級省煤器縱向排數(shù)不變，各進(jìn)出口聯(lián)箱的標(biāo)高不變。省煤器的受熱面積減少，煙氣阻力與原來比略微減小，故煙風(fēng)系統(tǒng)其他設(shè)備不需要改造；另一方面，由于省煤器的面積減小，省煤器的自重也減小，故原系統(tǒng)設(shè)計(jì)的載荷也能滿足改造要求。所以需對省煤器進(jìn)行從新設(shè)計(jì)，2015年8月定修時(shí)對新設(shè)計(jì)制造的省煤器及聯(lián)箱進(jìn)行了更換。4實(shí)施效果省煤器改造后，通過調(diào)試，高爐煤氣燒量為8.2萬m3/h、焦?fàn)t煤氣燒量為2.5km3/h、給水溫度為136℃、蒸汽負(fù)荷90t/h的運(yùn)行參數(shù)：表4改造后實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)名稱符號單位爐膛凝渣管高過低過二級省煤器二級預(yù)熱器一級省煤器一級預(yù)熱器煙氣入口溫度1℃————————635.2417.5325.4213.3煙氣出口溫度2℃————————417.5325.4213.3149.7工質(zhì)入口溫度t1℃——————————145.7138.230.7工質(zhì)出口溫度t2℃————————251.7357.3——145.7從表4可以看出：鍋爐在接近于設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，鍋爐負(fù)荷可達(dá)到90t/h，排煙溫度能控制在150℃左右，二級空預(yù)器出口風(fēng)溫基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。運(yùn)行至今未出現(xiàn)過省煤器泄漏現(xiàn)象，停爐對省煤器進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)省煤器管道上有結(jié)露及積灰現(xiàn)象，說明省煤器不再發(fā)生低溫腐蝕。5結(jié)束語鰭片式省煤器雖然可以擴(kuò)展受熱面，減少省煤器鋼材消耗，降低排煙溫度，但擴(kuò)展受熱面不是越大越好，必須根據(jù)吸熱量的需求、排煙溫度要求、省煤器沸騰率等因素確定受熱面面積；且縱向鰭片式省煤器加工過程要求高，質(zhì)量難以控制等問題，引發(fā)省煤器泄漏。通過對省煤器結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行改造，減小受熱面積，使省煤器沸騰率在合理范圍內(nèi)，在一定范圍內(nèi)提高給水溫度及排煙溫度，能有