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电厂锅炉省煤器爆管的原因分析与处理措施
发布日期:2021/8/1    阅读次数:5194次    来源:中电
江苏中电环境工程有限公司是以先进的技术、高品质的产品、优质的售后服务为主导的规模化股份制企业。  

  公司位于有中国节能环保设备“硅谷”之称的盐城,系江苏省盐城市高新科技企业,公司秉承 “1%的错误导致100%的失败” 的经营理念,奉行“从细节中来,到细节中去”的工作作风,建立了以“5S”管理为基础的生产管理规范。通过对先进技术进行消化吸收,形成环保设备与工程技术二大支柱产业。

  公司主要产品有锅炉配件(省煤器、过热器、集箱、空气预热器等);环保设备(各类除尘器),净化设备(全生态净水器、净水工程设计、安装、调试);富氧燃烧装置(专利号2010120300358640、201020640039.7)(工程设计、安装、调试);成功地为电力、化工、冶金、建材、医药、烟草、机械等行业提供产品和技术服务。

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1 省煤器超温爆管机理分析 

1.1 磨损

    由磨损导致的爆管中,飞灰磨损是主要原因,影响的因素包括飞灰浓度、烟气流速、飞灰的磨损性能等方面;另外,省煤器的结构也会磨损。

1)飞灰浓度

    飞灰浓度大,表明烟气中含灰量多,灰粒撞击受热面的次数增多,引起磨损加剧。我国煤种的多样性和电厂用煤的不确定性,使当前很多电厂的燃煤含灰量大天设计值。有的燃料灰分高达40。煤质变差,灰分增加,燃煤量也增加,造成烟气中飞灰浓度剧增,增加了省煤器的磨损。

2)烟气流速

    烟气流速是影响受热面磨损的最主要因素。一些研究表明,磨损量与烟气流速的2.3次次方成正比。烟气流速越高,则省煤器的磨损越严重。磨损量甚至能与烟气速度成n(n>3)次方关系。原因可以解释为:冲蚀磨损源于灰粒具有动能,颗粒动能与其速度的平方成正比。磨损还与灰浓度、灰粒撞击频率因子和灰粒对被磨损物体的相对速度有关。烟气速度的进步,会促使上述原因的作用加强,从而导致冲蚀磨损的迅猛发展,所以烟气流速越大时,n值也就越大。

3)省煤器结构的影响

所选省煤器的型式和结构不同,其磨损程度不同。

(1) 在相同条件下,光管、鳍片管、膜式管束其抗磨性能依次减弱;
(2) 省煤器管束顺列布置比错列布置磨损要轻;
(3) 错列布置磨损最严重的为第二排管子,顺列布置磨损最严重的则在第五排之后;
(4) 鳍片管省煤器的鳍片越高,磨损越严重。当鳍片高度较小(h=3㎜)时与光管的磨损程度较为接近。故加装小高度鳍片对防磨有利;
(5) 膜式省煤器错列布置时,大管径比小管径的管子磨损要轻。
在设计或改造省煤器时,应对省煤器所采用的型式和结构进行综合考虑。

1.2腐蚀

1)省煤器腐蚀的类型

省煤器的腐蚀包括管内腐蚀和管外腐蚀。

    管内腐蚀属于氧腐蚀,也叫吸氧腐蚀,是指锅炉给水固然经过处理,但仍含有一定量的氧,而氧的化学性质很活泼,能与钢铁设备的铁元素发生反应,造成钢铁设备的腐蚀,天生铁的氧化物Fe2O3和Fe3O4,便是日常所说的铁锈。 

    管外腐蚀属于硫酸腐蚀,也叫低温腐蚀,是指锅炉烟气在通过省煤器段时,由于省煤器管壁温度较低,烟气中的硫酸蒸汽便凝聚成酸液而附着在省煤器外管壁上,从而造成对省煤器的酸腐蚀。省煤器的管外腐蚀通常只发生在低温段。

2)原因分析

    电站锅炉省煤器中面临最为严重的是管外低温腐蚀,燃料中的硫烧天生二氧化硫,其中一小部分还会天生三氧化硫,而三氧化硫与烟气中的水蒸汽会形成硫酸汽。烟气中的硫酸蒸汽在得到冷却温度下降到酸露点后,就会凝聚成液酸,液酸与烟气中的飞灰粘合便附着在冷却点的管壁上,从而给此处的钢管造成酸腐蚀。酸露点随着烟气中酸汽浓度的增大而升高,当烟气中酸汽的含量为0.005%时,酸露点可达130~150℃,实践证实酸露点越高,对省煤器的腐蚀越大,有时甚至还会危及到高温段省煤器。

3)省煤器低温腐蚀的影响因素

(1)电厂燃用煤所含硫分较高。硫分较高是引起省煤器腐蚀的一个重要因素。燃料中硫分、水分高,使燃烧天生的硫酸蒸汽份量多、浓度高,这就使得烟气中的酸汽露点(即凝聚温度)相对增高,而代温段省煤器的管壁温度又偏低,所以酸汽极易凝聚到低温省煤器管壁上,造成省煤器的腐蚀。
(2)给水温度低是造成省煤器腐蚀的一个主要原因。给水温度低,使得省煤器的管壁温度下降,低于烟气中的酸汽露点时,酸汽使凝聚在省煤器管壁上与飞灰粘合在一起,形成对省煤器管的不断腐蚀。给水温度低对新装省煤器的影响最大。
(3)过量空气系数过大,表明烟气中的含氧量增加,这给燃烧中二氧化硫及三氧化硫的天生创造了有利条件,对省煤器的低温腐蚀也有一定的影响。 

1.3振动

1)管束搬起石头砸自己的脚动的形式

根据气流中刷管束的活动,热交换器可以划分成三大类

(1)气流横向于管子中心线的(横向活动);
(2)气流平行于管子中心线的(平行活动):
(3)气流烟管子中心线呈S形活动的(S形活动)。

    横向活动时,激发是由于涡流在单根管子的脱离而造成的。在平行活动的情况下,气流中的涡流是导至激发的根源。当管子一开始搬起石头砸自己的脚动,附着在管子上的气流(因形成临界层)的路径便成为弯曲的了。于是,气流作用于管子一个离心力,致使管子更加弯曲。按此方式,在气流和管子之间产生自激振动。而在S形活动时,不仅在横向活动时的涡流脱离,且在平行活动时的涡流,都会激发管子振动。振动是由涡流脱离激发,又由涡流强化的。这种振动主要在热交换器中。

2)省煤器的管束振动

省煤器的管束可以分成两种形式,即顺列和错列。振动事故大部分发发生在顺列布置中。

(1)顺列管束省煤器

    顺列式省煤器外流体自上而下不断活动,这样流体的温度以及介质的声速相应的不断变化。就一般规律而言,烟气的固有频率判别相对较小。另一方面,又由于烟气横掠管束时将背侧产生漩涡成对脱离现象(即卡门涡流)。由于旋涡交替脱离在物体表面形成交变的作用力,可能导致结构的疲惫失效;同时,旋涡脱离也是导致其它形成的振动发生的重要原因。当漩涡脱离频率和横向烟气固有频率重合时,将进一步加强振动,整个流体就会出现非常强烈的振动。省煤器也会受迫引起强烈的振动,于是强烈的噪声便向四周环境辐射出往。

(2)错列管束省煤器

    对于错列管束省煤器,烟气的声振自频率主要与管组的自由宽度有关,就错列管束煤器而言,振动有其自身特点。也就是说,当漩涡脱离的频率相等时不一定会导致辞产让强烈的振动,主要由于在锅炉机组的烟道内,声能散射部分与激发能相比所占的份额很大。

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2、省煤器超温爆解决措施

(1)公道控制烟气流速,降低煤质灰分,造当控制煤粉细度,尽量避免超负荷运行以及使用防磨涂料可发有效
地防止省煤器磨损;

(2)选取合适省煤器弯头排数z和烟气走廊间隙,减少速度不均匀系数kv,以及加装梳形管和护瓦或护帘都可以很好改善烟气走廊影响;

(3)进步排烟温度,采用抗腐蚀材料,加装加热冷风设备以及改用其它类型省煤器,如回转式空气预热器,都可以避免或者防止省煤器受热面的腐蚀现象;

(4)使整个省煤器横向固有频率互不相同,可以改进管束的振动;

(5)光管改用螺纹翅片管,不仅可以改进流场,进步换热能力,而且可以有效地改良省煤器的积灰;

(6)运行上重视加强对过量空气系数的监控制,从而避免SO2以及SO3的生产,并且及时检验,也可以避免省煤器超温爆管。