天铁动力10#燃气锅炉热损失原因分析与改进

何阳

（天津天铁冶金集团动力厂，河北涉县056404）

天铁动力10#燃气锅炉热损失原因分析与改进

何阳

（天津天铁冶金集团动力厂，河北涉县056404）

针对天铁动力厂10#燃气锅炉排烟热损失偏大的现象，分析出其产生原因，通过增加管壁厚度和改善焊接等措施，降低了排烟热损伤，提高了锅炉热效率。

锅炉；预热器；热损

1 引言

天铁集团动力10#锅炉于1988年投产。该锅炉为单汽包自然循环SG-75/3.82-Q450型燃气锅炉，原设计热效率为84.3%，保证效率为83%。经抽查10#锅炉2014年1月和3月热效率，发现分别为80%、80.2%，低于了保证效率83%。为此对该现象进行分析探讨，得知是由于空气预热器漏风，导致冷空气从正压侧进入到了负压烟气侧，降低了排烟温度。因此，对10#锅炉排烟系统进行改进。改进后降低了锅炉的排烟热损失，提高了锅炉的热效率，降低了生产成本。

2 影响排烟热损失因素分析

目前天铁动力厂10#锅炉排烟热损失的大小，主要取决于排烟体积的大小和排烟温度的高低。其中影响排烟温度的主要因素为受热面结渣与受热面内部管壁结垢；影响排烟体积大小的主要因素为采用过量的空气系数与锅炉各处漏风。

2.1 受热面结渣分析

天铁动力厂10#锅炉为高炉煤气与焦炉煤气混合燃气炉，采用四角切圆燃烧，火嘴风管组合式燃烧器。满负荷时，高、焦炉煤气混合比（按热值比）为80%～20%，折算体积为95%～5%，有效受热面辐射原始设定值为328.01 m2。在锅炉停炉定修期间，锅炉检修钳工对炉内受热面进行清焦清灰，保持受热面清洁，因此影响排烟温度升高的受热面积灰结渣不是影响锅炉排烟温度升高的主要因素。

2.2 受热面内部管壁结垢分析

严格控制锅炉锅水水质指标，每日对水冷壁、省煤器内工质进行抽样水检测，保证给水品质含盐量＜10 mg/L，二氧化硅含量＜20 μg/L，总硬度＜3 μg当量/L，含氧量＜7 μg/L，pH值为8.5～9.2的正常范围之内。每次定修锅炉时，锅炉检修钳工都会打开汽包及水冷壁下联箱手孔堵，对其内是否结垢进行检验，一经发现有垢存在，会及时联系上级部门对炉水形成水垢问题进行酸洗处理，因此影响排烟温度升高的受热面内部结垢不是影响锅炉排烟温度升高的主要因素。

2.3 过量空气系数分析

通过对10#锅炉风门进行依次检查，并未发现有风门出现严重卡涩现象，根据锅炉运行工在锅炉运行期间的操作数据反馈，也并未出现阀门出现偏差严重，影响控制风量的现象。因此，阀门本身缺陷造成过量空气偏大的问题，也不是造成排烟温度升高的主要因素。

2.4 锅炉漏风分析

进行漏风试验，找到漏风处，对10#炉引、送风机经行单机运转，确定合格运行，烟道及风道密闭性检查无缺陷；逐项检查10#炉炉膛、过热器、省煤器、预热器等处的人孔门，确定其密闭性良好；对10#炉一、二次风门经行开关，确定灵活好用，开关指示到位；检查10#炉炉墙、炉体无变形漏风。

漏风试验一般采用冷态正压试验，即在锅炉未点燃之前，启动送风机及引风机，对锅炉各部分进行漏风处检验，包括燃烧室、过热器、省煤器一二级、空气预热器一二级。2014年4月在10#锅炉定期停炉检修期间，进行漏风试验。经检测发现，漏风处为空气预热器且漏风较为严重。由此可见，锅炉预热器漏风是影响排烟热损伤大小的主要因素。

3 空气预热器系统改进

3.1 预热器管壁改进

当烟气从一个非常大的空间进入预热器管（Φ40 mm×1.5 mm）时，可看作是流体在一个边壁突然变化的空间流过。根据流体力学的原理，烟气流在进入管端时，烟气流不可能突然改变方向，必然出现烟气的主流与管壁脱离的现象，形成漩涡区，并且漩涡由下增大。烟气含有大量的灰尘及未燃烧颗粒，长期在管端的漩涡区冲刷，从而导致预热器管的磨损，见图1。

图1 烟气对管壁的纵向冲刷

由于预热器已投入使用，磨损的管壁无法补焊，对于漏风的部分预热器管采取了两端封堵的方法。而管壁磨损集中出现在距离管端150 mm及其以上的部位，对其它管壁完好的预热器管采取在管端加装200 mm长防磨套管的改进措施，厚度1.5～2 mm，增加管壁端口部位的使用厚度，延长其使用寿命。

3.2 预热器系统改进

采用管式预热器，管端与上下管板平齐，管端与管板采用焊接密封，防止漏风。由于烟气中含有大量的灰尘和未完全燃烧的颗粒。当高温烟气通过预热器管端时，对冲刷管口造成磨损，预热器在运行一段时间之后，上管端的焊点被磨损，在应力的作用下造成开焊现象，冷空气的压力大于烟气的压力，就容易使未经燃烧的空气，从管端与管板之间的漏风处直接进入烟道，见图2。

图2 烟气对焊接点的冲刷

对已经开焊的焊口重新进行焊接，对未开焊的焊点经行补焊，并采取对焊口进行局部热处理的改进措施，降低焊口处的残余应力，改善管端与管板的焊接质量，从而降低整块预热器管板上存在的应力总和，延长焊点的使用寿命。

3.3 预热器膨胀节改进

空气预热器膨胀节出现漏风缺陷是膨胀节与管箱结合处开焊，及膨胀节出现撕裂性创口造成的，除了进行补焊并更换撕裂较为严重的膨胀节外，还应加强焊口焊接质量，尽量减小焊接应力对膨胀节的影响。同时采取将膨胀节由原来的一层，增为里外两层的改进措施，当一层出现问题漏风之后，第二层仍能起到保护作用，大大提高防漏性能，增加使用寿命。

4 效果

通过对天铁动力厂10#锅炉空气预热器重点漏风部位经行改进，并在以后相同工况时，对烟气温度及风压系数再次经行检测，检测结果见表1。

从表1中可以看出，在锅炉运行后，虽然排烟温度升高了，但锅炉漏风一方面降低了受热面的传热温差，另一方面使对流传热增加，但总的传热量是减少的。在高温烟气处存在一定份额的烟气辐射放热量，漏风后，这部分热量将减少，随着烟温降低，受热面烟气辐射放热系数逐渐减少，因此漏风后，高温受热面传热系数会减小。所以预热器漏风部位改进之后会使排烟温度略有升高，但排烟热损失反而减小，10#锅炉热效率得到了提升。

表1 改进后测试结果

空气预热器漏风率降低后，会出现锅炉排烟温度的升高，但锅炉热效率仍比改造前有提高，目前10#锅炉热效率为81.2%，超过了之前的80%。

5 结束语

通过对锅炉空气预热器漏风进行分析改进，降低了预热器漏风率，虽然排烟温度略有提高，但排烟热损失则反而略有下降，可以达到提高锅炉热效率的目的。

Cause Analysis and Improvement on Thermal Loss of Fuel Gas Fired Boiler 10 at Tiantie Power Plant

HE Yang
(Power Plant,Tianjin Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province 056404,China)

The author analyzes and finds out the cause for the big thermal loss of fume exhausting at fuel gas fired boiler 10 at Tiantie Power Plant.The fume exhausting thermal loss is reduced and boiler thermal efficiency improved by measures of increasing pipe wall thickness and improving welding.

boiler;preheater;thermal loss

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.06.017

2014-06-02

2014-06-24

何阳（1985—），男，主要从事冶金设备技术管理工作。