省煤器工作原理及事故资料

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2、低O2燃烧→燃高硫燃料→αl〞在1.01-1.02→使烟露 点↓ 低O2燃烧同时控制漏风 3、加添加剂——用白云粉作添加剂在燃油上取得一定效 果→它与烟气中SO3发生作用生成 CaSO3→↓低温腐蚀 但烟气中粉尘↑→积灰↑→需加强吹灰和 清扫 4、热风再循环——将空预器出口热空气部分送回送风机入 口称热风再循环 →可↑t壁 →θ排烟↑→η锅↓ →送风机电耗↑
• • （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↓
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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≮0.3m/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
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（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，wy≮6m/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φ25-φ42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
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2、分类 1)按工质出口状态分： →非沸腾式，t出口水＜ts－30℃, 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 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
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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→在汽包，再循 环管，省煤器，汽包间形成自然循环→冷却管子
• （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 • 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 • S↑→SO2↑→SO3↑→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+β（Sd.zs）1/3/1.05αfhAd.zs ℃ (8-1) • tsld按烟气中分压力计算的水蒸汽露点 ℃ 一般＜60 ℃ • β—系数，炉出口α=1.2-1.25时，β=121
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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→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）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
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• （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wyman≯9m/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、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： • Ⅰ、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
• 磨损部位：试验表明： • 1）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
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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↑
• 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
• 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
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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： Ⅰ、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 Ⅱ、烟气从上向下流→利于吹灰 →利于与水形成逆向流→↑传热温差
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（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S↑→SO3↑ 2）火焰T↑→火焰中的原子O2↑→SO3↑ α↑→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、θ火↑、飞灰↓ （六）↓措施→↓SO3的生成 →↑t壁 →用抗腐蚀材料 1、燃料脱硫——利用重力分离黄铁矿
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）λ灰↓→积灰热阻↑→传热↓ • →θ排烟↑→q2↑ • →η锅↓ • 2）如果通道截面↓→积灰会堵塞烟气通道→甚至 停炉检修 • 3）积灰→θ烟↑→影响后面受热面运行安全
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（d）管子磨损最严重处焊钢条→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θ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