省煤器工作原理及事故分析.ppt

1、主讲人 韦义,省煤器工作原理及事故分析,省煤器,第一节、 省煤器原理 一、作用和分类 1、作用 1）吸收尾部烟道中烟气量排烟锅炉省燃料 2）以较高的温差和传热系数来蒸发受热面用廉价的小管径、管壁较薄的省煤器受热面来代替较昂贵的部分水冷壁蒸发受热面节省初投资 3) 提高了进汽包的水温汽包壁与给水间温差汽包热应力机组安全性,2、分类 1)按工质出口状态分： 非沸腾式，t出口水ts30, 大机组用 沸腾式，t出口水= ts 为汽水混合物但汽化水 量20%给水量，用于中压以下炉 2）按材料分： 铸铁式：耐磨损、耐腐蚀、但强度只用于低压的 非沸腾省煤器 钢管式：可用于任何P和容量的 锅炉，置于不同形状

2、的烟道中 缺点：易受氧腐蚀，给水必须除氧 优点：体积，重量，布置自由，价格低廉,二、结构及布置,1、结构：钢管省煤器由一系列平行的蛇形管组 成，d外=25-51mm，常用42-51mm管子 以运行安全性 2、布置： 、常为错列结构紧凑 横向节距s1取决于烟速和管子支撑结构，一般s1/d=2-3 纵向节距s2受管子弯曲半径限制，一般s2/d=1.5-2,、为便于检修，省煤器管组有一定限制 a)管子排列紧密时（s2/d1.5）管组高1.0m b) 管子排列稀疏时管组高1.5m c)省煤器分组时管组间留出高度600-800mm的空间 d)省煤器与空预器间的高度800mm便于检修 、烟道中布置方向图8

3、-1 纵向布置蛇形管垂直于前墙： 1）因尾部烟道宽深并联管子数w水大型机 组采用易满足水速要求 2）尾部烟道深度支吊困难 每排蛇形管均受飞灰磨损,横向布置蛇形管平行于前墙 1）因尾部烟道宽深 单面进水时管排少宜在中小容量采用 大机组采用双面进水使水速达要求值 2）仅靠烟道后墙几根蛇形管磨损剧烈损坏后只要换几 根蛇形管即可 3、流向： 、工质在管内自下而上流动利于排出空气避免造成 局部氧腐蚀 、烟气从上向下流利于吹灰 利于与水形成逆向流传热温差,4、水速： w水不易排走气体沸腾式会造成汽水分层 w水流动阻力 省煤器进口水的质量流速为600-800kg/m2s 非沸腾式及沸腾式的非沸腾部分w水0.

4、3m/s 沸腾式的沸腾部分应w水1m/s 省煤器中水阻力高压和超高压炉5% P汽包 中压8% P汽包 5、支吊方式; 支承结构：省煤器蛇形管通过固定支架支承在支持梁上 支持梁再支承在锅炉钢架上支持梁布置在 烟道内为防其变形和烧坏支持梁内部是空 心中间通冷空气冷却外部包绝热保温材料,悬吊结构：省煤器联箱放置于烟道中，一般省煤器出口联 箱引出管就是悬吊管同时也是再、过热器悬 吊管，使锅炉悬吊结构简化大大因蛇形管 穿墙造成的漏风检修方便 四、省煤器的启动保护 图8-3在省煤器与除氧器间装一根带阀门的再循环管来保 护省煤器 图8-4在省煤器与汽包间装再循环管再循环管在炉外， 不受热锅炉启动时省煤器受热

5、在汽包，再循 环管，省煤器，汽包间形成自然循环冷却管子,五、省煤器设计中应考虑的问题 1、水速：如果给水除氧不完善进省煤器加热后放出 O2如果w水O2附着在金属壁上造成局 部氧腐蚀 对沸腾式省煤器蛇形管后段是汽水混合物易出现汽水 分层t上壁可能超温 汽水分界面附近的金属t壁时时引起金属疲 劳破裂故对沸腾式省煤器蛇形管进口 w水1m/s 2、烟速综合考虑传热、磨损、流动阻力和积灰 W烟传热省金属 磨损 风机耗电,第二节、尾部受热面的积灰、磨损和低温腐蚀,一、积灰 （一）积灰及危害 积灰：当携带飞灰的烟气经各受热面时部分飞灰会沉积到受热面上形成积灰 危害：1）灰积灰热阻传热 排烟q2 锅 2）如果

6、通道截面积灰会堵塞烟气通道甚至停炉检修 3）积灰烟影响后面受热面运行安全,分类：松散积灰是烟气携带灰粒沉积在受热面上形成的 低温粘结积灰成硬块状，难清除，且与低温腐蚀 相互促进 因堵灰使传热t壁 积灰能吸附SO3腐蚀腐蚀使堵灰 尤其是空预器腐蚀泄漏后更严重 讨论： 1）图8-13为含灰烟气流由正面绕过管子流向后面时管子 背面积灰迎风面积灰 2）飞灰沉积于烟速有关图8-14 表烟气自上而下冲刷省 煤器管子时三种w烟的积灰情况,（二）影响松散积灰的因素与烟速、飞灰颗粒度、管束结 构有关 1、烟速：图8-14 w烟灰粒冲击作用积灰 2、飞灰颗粒度粗灰冲刷作用积灰 液态排渣炉因烟气中细灰故积灰比固态炉

7、严重 3、管束结构特性： a)错列积灰因管束背风面都受冲刷 顺列管束背风面受冲刷从第二排起迎风面不受冲 刷故积灰 b)管纵向节距S2错列管束背风面冲刷更强烈积灰 顺列却因相邻管子积灰易搭积在一起 积灰 c)d飞灰冲击机会积灰,（三）减轻积灰方法 （1）控制烟速对燃固体燃料的锅炉，在额定负荷时，为 积灰，wy6m/s，一般保持在8-10m/s ，过大使磨 损 （2）采用小管径、错列布置对省煤器采用25-42的 管子，管束相对节距为S1/d=2.25 S2/d=1-1.5积灰可 （3）定期吹灰尾部受热面装吹灰装置定期吹灰积灰 （4）防省煤器泄漏 二、尾部受热面磨损 （一）磨损及危害 磨损：当携带大

8、量固态飞灰的烟气以一定速度流过受热面 时灰粒撞击受热面在冲击力的作用下会削去管 壁微小金属屑而造成磨损,危害：磨损使管壁变薄导致泄漏和爆破事故威胁安全 停炉更换耗工和钢材造成经济损失 （二）磨损机理灰粒在700以下有足够的硬度和动能 当长时期冲击受热面会 不断地从上削 去一些小的金属屑使其变薄造成损失 冲击分垂直冲击冲击角为900时称垂直冲击此时引起 的磨损叫冲击磨损图8-15 斜向冲击冲击角900时称斜向冲击可分解为 法向方向（垂直方向） 切向方向 法向方向引起冲击磨损 切向方向引起摩擦磨损当灰粒斜向冲击受热面时管 子表面即受冲击磨损又受摩擦磨损，且以摩擦磨损为主,磨损部位：试验表明： 1）

9、当烟气横向冲刷错列布置的受热面管时磨损情况 见图8-16（a）磨损磨损发生在管子迎风面两侧 300-500范围内 2）烟气在管内纵向流动时磨损只在距管口约（1-3）d 的一段管子内磨损较严重 见图8-16（b）因烟气进管口后先收缩再扩张在气流 扩散时灰粒由于离心力作用从气流中分离出来并撞击管壁 的缘故 （三）影响磨损的因素 1、飞灰速度 磨损灰粒动能动能wy2 冲击次数次数wy故管子金属磨损wy3,2、飞灰浓度 浓度冲击次数磨损 3、飞灰撞击率 飞灰粒径、硬度、wy、烟气粘度飞灰撞击率 4、灰粒特性 灰越粗、越硬磨损越 5、 管束的结构特性 烟气纵向冲刷管束的磨损横向冲刷因灰粒运动与管壁 平行

10、只有靠近管壁少量灰粒形成摩擦磨损 烟气横向冲刷管束时错列管束的磨损顺列 错列管束第二、三排磨损最严重因烟气进入管束后流 速动能 经二、三排管子后动能被消耗因而磨损又 顺列管束第五排后磨损因灰粒有加速过程到第五排 达到全速,（四）磨损的措施 1、控制烟速wy磨损 wy传热 积灰、堵灰 故省煤器中wyman9m/s否则引起较大的磨损 2、加防磨装置因烟气速度场和飞灰浓度场不可能做到的 均匀因而局部烟速过或局部飞灰浓度 过难以避免应在管子易磨损的部位加 装防磨装置 图8-17 省煤器的防磨装置 （a）弯头处加护瓦和护帘 （b）穿过烟气走廊的护瓦加大烟气走廊的阻力 （c） 弯头处的护瓦,（d）管子磨损

11、最严重处焊钢条此法用料少，对传热影响 受磨损部件不是受热面检修时只需更换 管式空预器防磨装置是在管子入口处加装段管子该 保护短管磨损后，检修后更换 三、尾部受热面的低温腐蚀 （一）低温腐蚀及危害 低温腐蚀：指硫酸蒸汽凝结在受热面上发生的腐蚀也称 硫酸腐蚀一般出现在空预器冷端 危害：1）导致受热面破坏泄漏 使大量空气漏入烟气中 影响锅炉燃烧引风机负荷电耗 2）腐蚀同时出现低温粘结积灰使排烟引风 阻力锅炉出力甚至强迫停炉清灰 3）腐蚀严重导致受热面更换造成经济损失,（二）低温腐蚀机理 燃料中S燃烧SO2氧化成SO3与烟气中水蒸汽结 合形成硫酸蒸汽当t壁硫酸蒸汽露点时硫酸蒸汽凝结 成酸液而腐蚀受热面

12、 注：烟气中含有较少SO3会使酸露点 烟气中硫酸蒸汽 含量为0.005% 时露点可达130-150 （三）烟气露点的确定 SSO2SO3烟露点 灰其含有钙、镁和其他碱金属氧化物及磁性氧化铁可 部分吸收硫酸蒸汽使硫酸蒸汽分压力烟气露点 tld=tsld+（Sd.zs）1/3/1.05fhAd.zs (8-1) tsld按烟气中分压力计算的水蒸汽露点 一般60 系数，炉出口=1.2-1.25时，=121,（四）腐蚀速度）f（凝结硫酸浓度、酸量及t壁） 凝结硫酸量腐蚀速度当酸量到一定程度，酸量 再不会影响腐蚀速度 t壁化学反应速度腐蚀速度 图8-18为酸浓度与腐蚀速度关系 试验表明：酸浓度腐蚀速度先当浓度达56%左右时 腐蚀速度达最大超过这一浓度后腐蚀速度 急剧到浓度约为60-80%以上腐蚀速度基 本保持不变并保持在一相对较低的数值 在尾部受热面沿烟气流向腐蚀速度的变化是t壁、酸量 与硫酸浓度三者的综合见图8-19,（五）影响酸腐蚀因素主要是SO3 SO3烟露点受热面结露引起腐蚀 硫酸含量 1）燃料SSO3 2）火焰T火焰中的原子O2SO3 原子氧SO3 3）氧化铁或氧化钒等催化剂含量SO3 故燃油炉低温腐蚀因有钒