75t/h CFB锅炉省煤器泄漏原因分析及改造方案研究

张峰

摘要：对锅炉省煤器的结构、分类以及设计原理进行了详细介绍，分析了省煤器爆管的主要原因：磨损、腐蚀、振动。针对延安炼油厂锅炉省煤器遇到的问题，对其进行了优化改进，通过分析及计算，改变省煤器的结构，由膜式改为光管错列式布置。改造后达到了预期的效果：提高了锅炉运行的安全可靠性。最后总结了省煤器改造后的效果，并且对于省煤器存在的主要问题及解决措施进行了分析总结。

关键词：省煤器；磨损；泄漏；飞灰冲蚀；优化改进

中图分类号：TK219

文献标识码：A 文章编号：16749944（2014）06029506

1 引言

1.1 CFB 锅炉概述

循环流化床锅炉从20世纪80年代开始发展，其因为高效、污染低、对煤种适应性强、综合利用率高、变负荷能力强、排放物污染小等优点，得到了迅速的发展。

典型循环流化床锅炉的流程如图1所示。

图1 典型的循环流化床锅炉原理

1.2 研究内容

本文的主要研究内容是对延安炼油厂3台75t/h循环流化床锅炉省煤器泄露原因进行分析，提出改进方案，并加以实施。这项研究有望延长锅炉的运行周期，降低运行成本，提高运行的可靠性。

2 锅炉省煤器简介

2.1 省煤器的作用

省煤器的作用有以下三点：

（1）吸收低温烟气的热量，降低排烟温度，提高锅炉效率，节省燃料；

（2）减少蒸发受热面吸热量，减少造价成本；

（3）提高了进入汽包的给水温度，使得给水与汽包壁之间的温差降低，从而降低了汽包的热应力。

2.2 省煤器的分类

根据省煤器中加热水的程度，可以将省煤器分为沸腾式和非沸腾式两类。

根据制造材料的不同，可分为钢管式和铸铁式两类。

根据排烟与给水的相对流向不同，可以分为：顺流式、逆流式和混合式3种。

根据结构形式不同，可以分为：光管省煤器和翅片式省煤器。翅片式省煤器包括：H型省煤器和螺旋翅片省煤器。

2.3 省煤器的构造

图2所示为鳍片式省煤器，在蛇形管基础上焊接扁钢，在相同的传热量、金属耗量和通风量工况下，受热面积比光管省煤器小25%～30%。

3.5 预防锅炉磨损泄漏的措施

（1）利用停炉机会对重点磨损部位进行防磨防爆检查。

（2）为消除局部烟速过高产生的磨损，可加装烟气均流挡板，使烟气均匀流过受热面管子，消除烟气走廊。

（3）采用耐高温防磨涂料对易受磨损部位进行喷涂。喷涂层与管子粘贴力强，传热性好，致密耐磨，相比传统的防磨盖板或防磨罩而言，防磨涂层不妨碍烟气通流，不会增大烟速，又能有效提高受热面防磨能力。

（4）加强燃煤及运行管理。燃用煤种应接近设计煤种，且要相对稳定。

（5）提高设备检修维护水平。应严格控制锅炉尾部烟道的严密性，若负压燃烧室锅炉漏风严重，不但锅炉效率降低，而且使烟气流速提高，加剧受热面管子磨损，因此应及时发现并堵漏，并在运行中控制好炉膛负压，提高炉墙的保温密封质量。

3.6 小结

主要对锅炉省煤器泄露的各种原因进行了分析，首先从设计、制造、安装、维修和运行几方面进行了简要分析，接下来从磨损、腐蚀和振动三个方面进行了全面系统的分析，对锅炉省煤器的泄露原因作了深入的解释。

4 省煤器优化改进

4.1 省煤器改进项目介绍

4.1.1 改进项目概况

延安炼油厂3台循环流化床锅炉是杨庄河炼化项目的子工程，为炼化工艺提供所需的热（源）。

经初步分析，泄漏原因主要有两个：一是省煤器防磨板变形，烟气沿炉墙磨损弯头部位，导致省煤器弯头泄漏；二是省煤器直管间采用扁钢连接。锅炉在开停炉或升降负荷时，由于直管段与弯头部位所受应力不同，扁钢焊接部位容易拉裂，致使省煤器泄漏。

4.1.2 锅炉设备简介

延安炼油厂现有的3台锅炉，是由无锡华光锅炉股份有限公司制造的UG-75/3.82-M41循环流化床锅炉，采用中温旋风分离器，炉膛为模式水冷壁结构，过热器分高、低二级过热器，中间设喷水减温器，尾部设二级省煤器和一、二次风预热器。

改进后锅炉满负荷时省煤器吸热量达到3640 kJ/kg，基本与设计值一样。改进后在75 t/h负荷时省煤器出口烟气温度226℃左右，省煤器区域的烟温由330℃，降低到315℃以下，降低了15℃左右。由于排烟温度提高，锅炉热效率达到设计值的情况下锅炉运行更加安全可靠。省煤器改进工作很好地完成了课题的预定目标。

5 总结

5.1 省煤器改造后的效果

（1）光管错列式代替膜式结构，管束对烟气流动的扰动加强，传热系数增大，减少受热面积的布置，使锅炉尾部的低温受热面烟气的温度升高，提高了烟气的排烟温度，达到了预定的效果。

（2）省煤器采用光管错列式布置后，使烟气的流场发生变化，各个流动之间发生调整和相互窜动，使省煤器具有自清灰能力，积灰状况明显改善。吹灰装置得到了改进，也使得积灰减轻。

（3）省煤器改造后，采用的弯管壁厚增加，防磨效果好。管子采用先进的制造工艺，使得管子的缺陷减少，提高了管子的使用寿命。降低了爆管几率。

（4）管束之间通过管夹来支撑，避免了膜式省煤器膜片与管束之间由于焊接而在焊接处产生的泄漏现象。

（5）上、下级省煤器之间增加了中间集热器，改善了管束的受热不均衡性。

总之，运行实绩证明，省煤器改进效果明显。通过尾部受热面省煤器的改造和整个炉膛的改造使锅炉排烟温度由110℃左右提高到130℃左右，提高了20℃，提高了锅炉安全运行的可靠性，而锅炉的热效率和耗煤量在改造前后基本没有变化。省煤器改进工作很好地完成了课题的预定目标。endprint

5.2 省煤器存在的主要问题及解决措施

（1）省煤器的爆漏是影响锅炉安全经济运行的重要原因之一，要深入仔细地研究。

（2）省煤器爆管的原因主要是磨损、腐蚀、振动。其中磨损是最主要的原因。

（3）磨损引起爆管中，飞灰磨损是主要原因，主要包括飞灰浓度、烟气流速、飞灰的磨损性能等方面。省煤器布局不合理、结构不合理也会导致磨损。

（4）飞灰磨损的性能与灰硬度、金属硬度、灰分含量和形状、烟气温度有密切联系。

（5）烟气速度、气流湍度、烟气成分、省煤器壁温都对磨损有影响。

（6）烟气走廊的形成也造成省煤器局部烟速过大引起磨损。

（7）省煤器的布局、结构对磨损也有较大影响。

（8）解决磨损的方法有：运行中合理控制烟气流速，降低煤质灰分，适当控制燃煤粒度，尽量避免超负荷运行以及使用防磨涂料，合理搭配一、二次风量。

（9）腐蚀分为酸腐蚀和氧腐蚀，省煤器的腐蚀大都是低温的酸腐蚀。

参考文献：

[1] Rong-Hua Yeh. Optimum Finned Surfaces with Longitudinal Rectangular Fins[J].Enhanced Heat Transfer，2001（8）：279～289.

[2]刘武成.现代电站锅炉技术及其改造[M].北京：中国电力出版社.2006，4.

[3]楚洁品，膜片管束传热特性的研究[J].东北电力学院学报，1995，15 （1）：43～49 .

Analysis of Leak Reasons of 75t/h CFB Boiler Economizer and its

Plans for Optimization and Improvement

Zhang Feng

（Yan'an Oil Refinery， Luochuan 727406， China

）

Abstract： This article introduces the structure， classification and the design principle of boiler economizer in detail， and points out the main reasons of economizer tube burst are abrasion， corrosion and vibration. And then considering the problems of boiler economizer in Yan'an Oil Refinery， the article changes the structure of the economizer from the membrane type into the staggered arrangement of light pipethrough analysis and calculation， so as to make the optimized improvement to the economizer. The optimized economizer can improve the safety and reliaility of boiler operation. Finally， the article summarizes the retrofitting results of the economizer and analyzes the main problems of the economizer and the solving measures.

Key words： economizer； abrasion； leak； fly ash erosion； optimization and improvementendprint

5.2 省煤器存在的主要问题及解决措施

（1）省煤器的爆漏是影响锅炉安全经济运行的重要原因之一，要深入仔细地研究。

（2）省煤器爆管的原因主要是磨损、腐蚀、振动。其中磨损是最主要的原因。

（3）磨损引起爆管中，飞灰磨损是主要原因，主要包括飞灰浓度、烟气流速、飞灰的磨损性能等方面。省煤器布局不合理、结构不合理也会导致磨损。

（4）飞灰磨损的性能与灰硬度、金属硬度、灰分含量和形状、烟气温度有密切联系。

（5）烟气速度、气流湍度、烟气成分、省煤器壁温都对磨损有影响。

（6）烟气走廊的形成也造成省煤器局部烟速过大引起磨损。

（7）省煤器的布局、结构对磨损也有较大影响。

（8）解决磨损的方法有：运行中合理控制烟气流速，降低煤质灰分，适当控制燃煤粒度，尽量避免超负荷运行以及使用防磨涂料，合理搭配一、二次风量。

（9）腐蚀分为酸腐蚀和氧腐蚀，省煤器的腐蚀大都是低温的酸腐蚀。

参考文献：

[1] Rong-Hua Yeh. Optimum Finned Surfaces with Longitudinal Rectangular Fins[J].Enhanced Heat Transfer，2001（8）：279～289.

[2]刘武成.现代电站锅炉技术及其改造[M].北京：中国电力出版社.2006，4.

[3]楚洁品，膜片管束传热特性的研究[J].东北电力学院学报，1995，15 （1）：43～49 .

Analysis of Leak Reasons of 75t/h CFB Boiler Economizer and its

Plans for Optimization and Improvement

Zhang Feng

（Yan'an Oil Refinery， Luochuan 727406， China

）

Abstract： This article introduces the structure， classification and the design principle of boiler economizer in detail， and points out the main reasons of economizer tube burst are abrasion， corrosion and vibration. And then considering the problems of boiler economizer in Yan'an Oil Refinery， the article changes the structure of the economizer from the membrane type into the staggered arrangement of light pipethrough analysis and calculation， so as to make the optimized improvement to the economizer. The optimized economizer can improve the safety and reliaility of boiler operation. Finally， the article summarizes the retrofitting results of the economizer and analyzes the main problems of the economizer and the solving measures.

Key words： economizer； abrasion； leak； fly ash erosion； optimization and improvementendprint

5.2 省煤器存在的主要问题及解决措施

（1）省煤器的爆漏是影响锅炉安全经济运行的重要原因之一，要深入仔细地研究。

（2）省煤器爆管的原因主要是磨损、腐蚀、振动。其中磨损是最主要的原因。

（3）磨损引起爆管中，飞灰磨损是主要原因，主要包括飞灰浓度、烟气流速、飞灰的磨损性能等方面。省煤器布局不合理、结构不合理也会导致磨损。

（4）飞灰磨损的性能与灰硬度、金属硬度、灰分含量和形状、烟气温度有密切联系。

（5）烟气速度、气流湍度、烟气成分、省煤器壁温都对磨损有影响。

（6）烟气走廊的形成也造成省煤器局部烟速过大引起磨损。

（7）省煤器的布局、结构对磨损也有较大影响。

（8）解决磨损的方法有：运行中合理控制烟气流速，降低煤质灰分，适当控制燃煤粒度，尽量避免超负荷运行以及使用防磨涂料，合理搭配一、二次风量。

（9）腐蚀分为酸腐蚀和氧腐蚀，省煤器的腐蚀大都是低温的酸腐蚀。

参考文献：

[1] Rong-Hua Yeh. Optimum Finned Surfaces with Longitudinal Rectangular Fins[J].Enhanced Heat Transfer，2001（8）：279～289.

[2]刘武成.现代电站锅炉技术及其改造[M].北京：中国电力出版社.2006，4.

[3]楚洁品，膜片管束传热特性的研究[J].东北电力学院学报，1995，15 （1）：43～49 .

Analysis of Leak Reasons of 75t/h CFB Boiler Economizer and its

Plans for Optimization and Improvement

Zhang Feng

（Yan'an Oil Refinery， Luochuan 727406， China

）

Abstract： This article introduces the structure， classification and the design principle of boiler economizer in detail， and points out the main reasons of economizer tube burst are abrasion， corrosion and vibration. And then considering the problems of boiler economizer in Yan'an Oil Refinery， the article changes the structure of the economizer from the membrane type into the staggered arrangement of light pipethrough analysis and calculation， so as to make the optimized improvement to the economizer. The optimized economizer can improve the safety and reliaility of boiler operation. Finally， the article summarizes the retrofitting results of the economizer and analyzes the main problems of the economizer and the solving measures.

Key words： economizer； abrasion； leak； fly ash erosion； optimization and improvementendprint