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H型省煤器介绍

哈尔滨鑫北源电站设备制造有限公司H型省煤器产品介绍

1.国内外技术现状及发展趋势

H型鳍片管省煤器,具有换热面积大、煤耗低、使用寿命长、采用模块结构和安装方便等优点。H型省煤器在国际上主要应用于电站锅炉、工业锅炉、船用锅炉、余热锅炉和生物质燃料锅炉。

H型鳍片管省煤器节省钢材、体积小,在大中型电站锅炉中的应用,可减少锅炉制造成本。在锅炉的运行中,节约能耗,可降低运营成本,并可减少污染物的排放。与国家当前节能减排的目标要求相一致,是大中型电站锅炉省煤器今后发展的方向。

英国在上世纪50年代就开始对H型鳍片管省煤器进行了研究,60年代工业性地应用在电站锅炉上。自1963年以来,英国已向世界各地的数百座电站锅炉(特别是大型电站锅炉)提供了H型(及双H 型)鳍片管省煤器产品。国外H型鳍片管省煤器技术主要由英国掌握,而随着国际产业链的转移以及受原材料价格、人力资源成本的限制,英国在上海成立了独资企业——格林公司,但电站锅炉H型省煤器产品的制造技术仍被国外和外资垄断,大型电站锅炉H型省煤器生产装备技术也被外资控制。目前,在世界上总装机容量超过70000MW燃煤锅炉中安装了H型省煤器,在MB、IHI、BHK等主要外国公司的锅炉上都在使用。H型省煤器在国外有25年以上的运行经验,在国内的大连、丹东、福州、岳阳350MW、常熟600MW 超临界、开封125MW等机组上使用。

我国H型鳍片管省煤器技术的研发起步较晚,哈尔滨锅炉厂有限责任公司于2003年从英国引进了国际上先进的大型超临界发电锅炉生产技术,在其锅炉上应用了H型鳍片管省煤器技术。然而,由于受国际贸易保护及发达国家对我国能源制造行业的技术封锁,哈尔

滨锅炉厂得不到国外H型省煤器生产制造的关键技术,而国内能够生产H型省煤器的企业,仅上海一家外国独资企业格林公司,该公司垄断了国内大型电站锅炉H型省煤器产品的市场。

上述局面严重制约了我国电站锅炉相关配套技术的发展,主要表现在以下两个方面:一方面,垄断行为导致了锅炉H型省煤器价格较高,提高了锅炉应用企业的投资成本;另一方面,国外H型省煤器对我国出口的高报价,使电站运营企业不接受H型省煤器的新技术,严重阻碍了国家节能减排方针的推广。因此解决H型省煤器制造国产化、产品产业化等一系列问题已迫在眉睫。

鉴于此,哈尔滨鑫北源电站设备制造有限公司组建了一个由电气专家、机械专家、焊接专家等组成的攻关小组,经过了长时间的不断努力和自主研发,终于设计开发出H型鳍片管自动生产线,并在此基础上开发设计了H型省煤器。并以自主技术制造了五条世界领先的H型鳍片管自动生产线,填补了国内大型电站锅炉H型省煤器生产技术的空白,打破了英国及其在上海独资企业一统国内电站锅炉H 型省煤器市场的局面。我国目前主要有九条H型省煤器肋片自动生产线,其中上海格林公司四条,哈尔滨鑫北源五条。为此,鑫北源H 型省煤器获得了国家知识产权局颁发的《实用新型专利证书》。经过生产实践,鑫北源自主研发的H型省煤器设备和产品的性能完全达到国外同类产品标准,制造工艺和技术也已经达到了国际先进水平,填补了国内的空白。从而使国外产品的高价垄断地位不复存在,同时由于产品实现了国产化,降低了采用H型省煤器的电站锅炉的造价。

2.H型省煤器技术原理

H型鳍片管,亦称H型肋片管,它是把两片中间有圆弧的钢片对称地与光管焊接在一起形成鳍片(肋片或蝶片),正面形状颇像字

母“H”,故称为H型鳍片管。H型鳍片管的两个鳍片为矩形,近似正方形,其边长约为光管的2倍,属扩展的受热面。H型鳍片管采用闪光电阻焊工艺方法,其焊接后焊缝熔合率高,焊缝抗拉强度大,具有良好的热传导性能。H型鳍片管还可制造成双管的“双H”型鳍片管,其结构的刚性好,可以应用于管排较长的场合。

用鳍片式省煤器代替光管省煤器,可以有效增加换热面积,增大烟气流通截面,降低烟速,减少磨损。由于管子的磨损速度与烟气的流速的3.33次方成正比,所以如果烟气速度从9m/s降低至7m/s,则磨损速度就会降低至原来的43%。同时实验表明,鳍片管本身有使飞灰向管排中间集中的作用,故采用鳍片管省煤器在结构上有减轻磨损的作用。

3.H型省煤器技术特点

3.1热交换效率高。

H型省煤器是根据热传导和流体力学等理论提出的,H型省煤器在光管壁上焊接钢片,扩展了有效传热面积,由于钢材导热率比空气高,传导速度快,烟道空气的热量可以通过与光管紧密联接的钢片迅速传导到光管壁与管中的水实现高效热交换,H型省煤器还将炉膛烟道分割成若干个小的通道,由于烟道总截面变小,烟气在通道内流速加快,也提高了烟气与水的热交换效率,从而提高烟气余热利用率。

3.2热工效率高,节能效果显著。

H型省煤器产品经过中国特种设备检测研究院检测,在测试中与光管省煤器进行对比,H型省煤器热工效率为57.55%,光管省煤器热工效率为37.73%,H型省煤器比光管省煤器热工效率提高19.92%。根据H型省煤器在125MW锅炉中的实际应用监测到的数据表明,可降低排烟温度30℃,有利于促进火电机组降低供电标准煤耗。

3.3耐磨损性能好。

磨损主要是灰粒对管子的冲击和切削作用,在管子周围与水平线成30度部位磨损最厉害,S1/d=S2/d=2时,此处磨损量为平均值的3倍。

错列布置由于气流方向改变,第二排磨损最厉害,S1/d=S2/d=2时第二排是第一排磨损量的2倍,以后各排磨损量比第一排一般高30%~40%。

顺列布置第一排与错列布置第一排相同,以后各排由于气流冲击不到管子磨损较轻。在其它条件相同情况下,顺列管束的最大磨损量比错列管束少3~4倍。

管子磨损速度与烟气速度不均系数Kv3.33次方成正比,与飞灰浓度不均系数Ku成正比。

H型鳍片管省煤器采用顺列布置,H型鳍片把空间分成若干小的区域,对气流有均流作用,与采用错列布置的光管省煤器、螺旋肋片省煤器、纵向鳍片省煤器相比,在其它条件相同情况下,磨损寿命高3~4倍。

烟气侧挡板还具有保护弯管部分的功能。

在H型省煤器所形成若干个小的气流通道内,根据液体力学理论,在通道内,气流在中心流速快于边缘,粒子流沿通道中心流动,从而减轻了粒子对管壁的冲刷。由于H型省煤器是将每两组光管与H 型钢片组合后牢固焊接,增强其刚性,与光管省煤器相比,在炉膛气流的作用下不易变形,同时其结构特征使其更耐粒子冲刷,因此寿命比光管省煤器更长,实际应用表明,一般光管省煤器寿命6~8年,而H型省煤器可达到10年。

H型省煤器在结构设计上,克服了光管省煤器与烟气背流向形成

涡流死角,积尘并且涡流死角传热率低的制缺点,此结构设计也减小了炉膛内流动粒子对省煤器的冲刷,减少省煤器磨损

3.4 减少烟气侧阻力

H型省煤器管组排列后鳍片呈顺向布置,每组排管鳍片间的安装公差小于±1mm,可保证烟气在顺鳍片方向顺利通过,减阻力小,这样,与光管形式的省煤器烟气流量基本相当,可以不必改变引风机的流量,降低引风机运行和投资成本。

3.5 减少焊口,提高可靠性。

H型省煤器由于采用鳍片式设计,扩展了散热面积,采用闪光电阻焊工艺方法,其焊接后焊缝熔合率高,具有良好的热传导性能,可取得省煤器管道内水温温升迅速并且增温幅度高的效果,与增加同等散热面积的其它形式省煤器相比,H型省煤器的焊口最小,这样,既能降低加工难度和加工成本,且焊缝抗拉强度大,也可将由于焊接所可能造成的相关不确定性危害降到最低,提高了省煤器的可靠性。

3.6 节省制造材料,降低配套工程投资。

H型省煤器结构设计上具有导热率高特点,在产品制造工艺上采用焊片波状开齿,增加边缘电流密度,使熔深加大,焊接强度大,被焊接的管与片贴合度高,使材料的导热率得到高效发挥。实际应用证明,在省煤器达到相同效果的状态下,H型省煤器比光管省煤器节省钢材15~20%。

H型省煤器与光管省煤器相比,由于其扩展了受热面,使其使用优质钢材的量减少。因此,可以节约钢材、降低钢耗。由于H型省煤器结构紧凑、热工效率高,所以只需要光管省煤器布置所需1/2至2/3的空间,即可布置开。锅炉采用后,可使炉膛整体高度降低,并相应降低锅炉房高度,因此可节省配套工程建设费用,因此,可以降

低锅炉总体高度、节约更多的钢材,降低了锅炉制造成本,同时对原有锅炉改造提供了可能。

3.7 H型鳍片管间隙精确的顺列布置,可减少积灰

积灰形成发生在管子背向面和迎风面。管子错列布置容易冲刷管子,背面积灰较少。对于顺列布置管子,由于气流不容易冲刷管子背面,就管子而言顺列布置积灰比错列多。

H型鳍片由于鳍片焊在管子不易积灰的两侧,而气流笔直地流动,气流方向不改变,鳍片不易积灰。

H型鳍片中间留有4~10间隙,可引导气流吹扫管子鳍片积灰。

螺旋片由于肋片螺旋角引导气流改变方向,肋片管积灰较严重,对于不形成松散性积灰的省煤器,不能采用。现场运行实践表明:H 型鳍片管不积灰,而螺旋片鳍片积灰严重。

纵向鳍片管由于鳍片焊在积灰迎风面和背面,由于气流沿鳍片流动,气流到管子处改变方向形成漩涡。部分区域中易形成积灰。

H型鳍片由于两边形成笔直通道,可取得最好的吹灰效果。

4.使用H型省煤器的必要性

省煤器是电站锅炉的主要换热部件之一。以往电站锅炉普遍采用的是光管省煤器。近年来,由于受煤种限制,我国电厂使用的燃料发热量低,灰份高,再加上光管省煤器由于结构缺陷,在运行中,存在着排烟温度偏高、堵灰积灰严重,致使省煤器磨损十分严重。光管省煤器磨损泄漏不仅是困扰电厂安全运行的重要问题,同时也大大降低了能源的使用效率。经电力设计院理论计算及国外进口锅炉实际运行证明,采用H型省煤器是解决上述问题的最佳途径之一。

众所周知,改革开放以来,随着国民经济的高速发展,资源浪费、

高耗能、高污染一直备受国际社会的关注,为了全人类的共同利益,我国“十一五”规划纲要提出,“十一五”期间单位国内生产总值耗能降低20%左右,主要污染物排放总量减少10%。节能减排将是当前乃至“十二五”、“十三五”期间社会发展的突出矛盾之一。怎样实现节约型社会,怎样节能减排、降低污染是国家高度重视和坚决要实现的目标。

我们认为对于锅炉、换热设备制造业,只有降低钢材的消耗,不断提高设备的换热效率,才能实现节约、节能降耗的目标;对于已经使用运行的企业,只有使用高效率的换热技术和设备,才能实现在原有基础上降低能源消耗,降低能源消耗才能实现降低排放、减少污染的目标。

近年来我国火电总装机量每年上万亿千瓦,其锅炉及换热设备制造业是国家钢材需求的主要客户。因此,降低钢材的消耗量,是降低成本,实现节约型企业的最重要的措施。同时,2007年全国火力发电耗煤18.4亿吨,占煤炭消耗总量的84%,是耗能的大户,也是主要污染物排放的祸首之一。因此,对电站锅炉进行节能增效的改造是实现国家节能减排极其有效的措施。

省煤器是电站锅炉的主要换热部件之一,经中国特种设备检测研究院检测证明,H型省煤器较光管省煤器热工效率提高近20%(H型省煤器热工效率为57.55%,光管省煤器热工效率为37.73%),换算每度电节省约13.6克标煤。由于国内各发电厂发电机组使用煤种与设计煤种偏差较大,同时也存在设计不合理的原因,造成锅炉运行排烟温度偏高、锅炉效率降低、能耗提高。如果全国的发电机组锅炉普遍采用H型省煤器,将排烟温度降下来,既提高了锅炉的效率,同时也降低了能耗。

按2007年全国火力发电26980亿度,耗能18.5亿吨标煤计算,可节省约3669.3万吨标煤,降低能耗约1.98%;可减少CO2排放量约9552.4万吨/年,减少SO2排放量376.3万吨/年,减少粉尘排放量约2.1万吨/年,减少灰渣排放量约1339.7万吨/年;同时锅炉制造业仅省煤器可降低15%~20%的钢耗,还可减少巨大的运力、人力、财力等,对降低经济社会发展成本、节能减排、改善人类居住环境具有重大的现实意义。

因此,H型省煤器的使用,不仅填补了国内的技术空白,符合国家支持高技术产业发展的政策导向,也符合节能减排的国策,有利于相关的热能、电力等行业的健康快速发展,促进国家节能减排目标的实现,对我国节能减排的总体目标实现具有极大的促进作用。

5.生产方法

采用管材板材下料、焊接、装配、检验等流程,选用自主设计制造的国产先进设备,采用闪光电阻焊接方法、高精密度装配、X光探伤等关键生产方法,以保证本项目生产技术的先进性,包括产品质量、系统技术指标及消耗量、控制水平的先进性。

6.产品结构

大型电站锅炉H型省煤器是锅炉内部的换热装置。它是由换热模块组成的整体换热器,需要在锅炉现场安装;每一个模块是将鳍片管、管板、支撑板、弯头等焊接成管屏,由管屏组焊成换热模块;鳍片管是由芯管和焊在管外的肋片组成,其结构如图(一)、图(二)、图(三)示:

(图一)

(图二)(图三)

哈尔滨鑫北源电站设备制造有限公司

联系人:张万涛

联系电话:139********

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