整体型螺旋翅片管在省煤器改造工程中的创新应用

欧阳晓瑞 马慧敏 郑娇丽

摘 要：通过整体型螺旋翅片管在煤粉炉省煤器改造工程中的实际设计解析，进一步印证该新型换热管耐磨、耐腐蚀、抗积灰、传热效率高等优良特性。

关键词：整体型螺旋翅片管；省煤器改造；创新应用

1 原锅炉概况

河南中源化学股份有限公司此次更换省煤器的（5#）240t/h煤粉炉，为无锡华光锅炉股份有限公司设计制造，锅炉型号： UG-240/5.3-M，于2009年投产运行至今已经4年，为单锅筒、自然循环、平衡通风、固态排渣、全悬吊结构。燃烧器采用四角切向布置的水平浓淡燃烧器，采用钢球磨中间储仓干燥剂送粉系统。锅炉室外布置，抗地震烈度按7度设防。

省煤器装设在尾部竖井中，双级布置，工质与烟气呈逆流方式，上级省煤器采用顺列布置，由Φ38×4的管子双管并绕；下级省煤器沿烟道宽度方向分成左右对称两部分，又沿烟道高度方向分为上下两部分，形成左右两侧进水的4组管束，为减少磨损采用膜式省煤器结构，错列布置，由Φ38×4管子和4mm厚的膜片制成。上级省煤器采用悬吊结构，通过引出管悬吊在顶板梁上，下级省煤器采用支撑结构，支撑在横梁上，横梁穿出炉墙支撑在护板上，横梁需通风冷却，一端与鼓风机入口连接，一端敞口。

为了减轻烟气中飞灰对受热面管子的磨损，在每级省煤器蛇形管弯头处，均装设防磨盖板。虽然锅炉在设计时采用了许多防磨措施，但锅炉在运行中多次出现省煤器管子磨损爆管情况，尤其是最近半年来爆管更加频繁，已经严重的影响了企业的正常生产，因此用户决定对省煤器进行改造，鉴于整体型螺旋鳍片管优异性能，同时经过对其他同类型锅炉省煤器改造的成功案例的考察，用户决定本次整改采用整体型螺旋鳍片管代替原来锅炉的膜式鳍片管进行省煤器的重新设计、制造，期望能利用整体型螺旋翅片管好的耐磨性、传热性、高的抗积灰性，保证锅炉的安全运行，同时提高锅炉的整体热效率，进而为用户节省维修保养费用，延长运行时间，提高企业的经济效益。

2 锅炉的原设计基础数据

2.1 锅炉规范

额定蒸发量 240t/h

额定蒸汽温度 450℃

额定蒸汽压力（表压） 5.3 MPa

给水温度 104℃

热风温度 339.1℃

排烟温度 127.7℃

锅炉设计效率 92%

排污率 2%

2.2 锅炉设计参数

a.锅炉基本尺寸

炉膛宽度（两侧水冷壁中心线间距离） 7890mm

炉膛深度（前后水冷壁中心线间距离） 7890mm

锅筒中心线标高 37150mm

b.各部件热力计算汇总表

3 改造方案

3.1 省煤器改造设计原则、依据及说明

省煤器改造的总体技术方案遵循“稳定可靠、技术先进、降低能耗、节约投资”的原则。

本次改造仅对锅炉的省煤器进行整体改造设计，其他部件不作改动。本次改造严格按照锅炉有关规程及“国家质量监督检验检疫总局国质检特函（2007）402号”文件要求进行，参照原来的锅炉设计文件进行热力计算，以不破坏原来設计的热力过程，考虑到锅炉的磨损情况，对锅炉的管系的横向节距进行了调整，以降低烟速在合理的范围内，同时对新省煤器的烟气阻力进行了严密的计算，根据锅炉行业内的一贯的防磨习惯，对省煤器的管子进行了加厚处理，由壁厚4mm加厚到6mm，同时对非螺旋鳍片管区加盖了防磨盖板，把下级省煤器的光管弯头部分移到烟道外部，这样增加了烟气的流通面积，进一步方便了管束的布置。以上各种措施的根本目的就是在保证锅炉的省煤器传热效率的情况下尽可能的降低省煤器区的烟气流速，降低省煤器管子的磨损。

本次改造设计的省煤器系统，包含省煤器集箱、管系、和防止管系变形的支撑系统。对省煤器的出口集箱、上下级省煤器的连接管、出口集箱和省煤器系统的悬吊管子均不作改动，对本次改造涉及的省煤器系统内部的集箱、管系进行了强度计算，制造和安装也严格按照有关规定执行。

3.2 省煤器改造后热力计算汇总表

3.3 整体型螺旋翅片管的特点

DW：外径；DO：根径；d：内径；？啄：壁厚；h：翅高；S：翅距；Sd：翅顶厚；Sg：翅根厚

整体型螺旋翅片管是经过加热之后整体轧制而成的，翅片管表面平整光滑，晶格铁素体+珠光体，组织致密，翅片R圆角过渡，金属文理连续。其强度是母材的两倍。硬度比母材增加70个维氏单位，受热面更加耐磨。整体型螺旋翅片管表面光滑，翅根圆滑过渡，烟气流经管子时会形成涡流，管子表面不易积灰。整体型螺旋翅片管翅片和管基为一个整体，不会出现因冷热交替使翅片脱落的现象，导热翅片剖面呈梯形，传热性能好。综上所述，整体型螺旋翅片管使用寿命比其他形式管大幅提高，这样可以大大减少锅炉在运行过程中的检修次数及费用，又使年发电量增加。

4 结束语

该煤粉炉采用整体型螺旋翅片管改造后，运行已经将满一年，锅炉满负荷时的排烟温度（夏天）由原来的150～160℃降低到115～125℃，根据经验来说，锅炉的排烟温度每降低10℃，锅炉效率大约提高1%，满负荷工况下，锅炉效率大约可以提高3%以上，一年即可节省成本约485万元。在国家提倡节能减排的政策支持及电煤价格节节攀升的环境下，使排烟温度降低，既符合国家政策，还能为企业创造效益。由此可见，整体型螺旋翅片管在换热领域中具有很强的竞争优势。

参考文献

[1]冯俊凯，沈幼庭，杨瑞昌主编.锅炉原理及计算.第三版.科学出版社，2003.

[2]范北岩等主编.工业锅炉设计计算标准方法.中国电力出版社，2003.

[3]赵明泉等编著.锅炉结构与设计.哈尔滨工业大学出版社，1991.

作者简介：欧阳晓瑞（1987-），女，工学学士，从事锅炉压力容器及结构件的开发和设计