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-1-有关××#6机组高温省煤器磨损分析×××××××××发电厂摘要：由于膜片式高温省煤器可以减少灰粒对管壁的磨损，节省钢材。因此得到了大部分电厂的广泛应用。本文主要阐述了××#6机组高温省煤器磨损情况，通过分析高温省煤器磨损的原因，提出了防护措施。关键词：高温膜式省煤器；磨损；原因；1设备简况××发电厂的#6机组采用哈尔滨锅炉厂的HG-670/140-9型锅炉，为超高压、中间再热、自然循环、全悬吊、平衡通风、燃煤汽包炉。整个锅炉呈∏型布置，前部为炉膛。四组直流式燃烧器布置在燃烧室四角，锅炉最高点标高54200mm，炉膛宽度136600mm，深度11660mm，高度38500mm，炉膛四周布满膜式水冷壁。炉膛上方布置前屏过热器，出口处布置后屏过热器，在水平烟道和尾部烟气流向依次布置了对流过热器、高温再热器、低温再热器、省煤器和空气预热器(双给交叉布置)，下级空气预热器为Z型连接。其中高温省煤器采用膜片式省煤器，这使得金属耗量少、成本低、磨损轻、运行可靠。高温省煤器采用膜式省煤器，管材的规格为Ø38×4.5，材质为#20钢，给水的设计压力为16.3MPa，入口温度为261℃。入口烟气温度为487℃，出口烟气温度为395℃，总长为127排×2组。2高温省煤器的磨损高温省煤器采用膜式省煤器，从结构上看,膜式省煤器的管排将整个烟道分割成纵向的、一系列小的烟气通道,客观上起到了均匀烟气流速场的作用,从而可以清除或改善局部烟速过高所导致的局部磨损严重现象;另一方面,由于膜式板的绕流作用好,使含灰烟气在膜式管排形成的小的烟气通道内的流动状态,呈现出烟气中大的灰颗粒趋于中间,极细的灰颗粒靠近受热面流动,即大颗粒飞灰在膜式省煤器内流动时产生趋中效应。[1]图2-1高温膜式省煤器由于高温烟气流经尾部烟道时与后包墙相碰撞后，烟气的流向发生变化，则高温省煤器的容易磨损部位在管排的中部，特别是在右1、2联箱之间（右2人-2-孔）的前数第30排上数第2根到前数第78排上数第2根，××××年的大修记录如表1所示。表1-1#6炉的高温省煤器的检修记录（部分）序号位置测壁厚缺陷处理方法1前数第30排上数第2根2.70mm加护铁2前数第32排上数第2根2.80mm加护铁3前数第34排上数第2根3.20mm加护铁4前数第36排上数第2根2.65mm加护铁5前数第38排上数第2根2.86mm加护铁6前数第40排上数第2根3.27mm加护铁7前数第47排上数第2根2.70mm加护铁8前数第50排上数第2根3.10mm加护铁9前数第54排上数第2根3.40mm加护铁10前数第60排上数第2根3.50mm加护铁11前数第78排上数第2根3.30mm加护铁注：前数第18～84排上数第2根其余磨损管子测厚均大于3.50mm。3高温省煤器磨损的原因分析3.1烟气的流向烟气流经尾部烟道时，由于后包墙的作用使烟气的流向发生变化，如图3-1所示。图3-1烟气的流动方向3.2高温省煤器的磨损部位经过锅炉的防爆检查，可以发现高温省煤器的易磨损部位主要在靠近后包墙-3-中部的迎风面的管子，其中管子的磨损部位主要在30°~60°的范围内，如图3-2所示：图3-2高温省煤器的管子磨损部位示意图3.3高温省煤器磨损分析首先，烟气流通到尾部烟道时的气流变化如图3-1所示。由于烟气流过尾部烟道时，与后包墙先接触。通过碰撞改变烟气流动方向，从而使高温省煤器中部靠近后包墙的管子侧磨损较严重。第二，燃烧煤种的灰分较高，造成烟气中飞灰浓度增加，从而增加了飞灰对高温省煤器管子的磨损机率。膜式省煤器的磨损程度，与飞灰颗粒的动能和飞灰撞击的频率成正比。而灰粒的动能与灰粒速度成二次方关系，撞击频率与灰粒速度的一次方成正比。因此，管壁的磨损量与飞灰颗粒冲击速度成三次方关系。所以，烟气流动速度越高，省煤器的磨损量就越大。灰分颗粒对管子的撞击可分为垂直方向和切向方向的分力，如图3-3所示。垂直方向的撞击可使管壁表面产生微小的塑性变形或显微裂纹。切向撞击则可引起颗粒对管壁表面产生微小的切削作用，造成摩擦损失。由于大量灰粒长期反复的撞击，产生上述两类磨损的综合结果，使得冲击角度在30°~60°范围内金属管壁磨损最为严重，磨损量E与冲击角Ө的关系如图3-4所示。第三，膜式省煤器采用焊接膜板后，烟气近似在水力半径不变的流道中流动，由于金属壁面粗糙度和烟气的黏性作用，在壁上形成一个稳定的附面层。由于存在附面层，灰粒对金属壁面的冲击能量显著降低，从而减轻对受热面的磨损。当烟气流经省煤器管凸出鳍片附近1／2外径部位时，烟气发生绕流。由于灰粒质量大于烟气质量，在绕流过程中，灰粒在切线方向发生位移，其浓度向流道中间集中，减轻了受热面的磨损。膜式省煤器管排间烟气的流动情况分析，在管子上下部有膜片的附近为涡流环流区，再往中间依次是层流区、过渡区和紊流区。在涡流区和层流区的分界处，烟气中灰粒浓度和粒度都发生变化，较小的灰粒被卷吸，较大的灰粒被紊流的烟气带走，从而导致烟气流中灰粒浓度的分布也为中间高两边低。这种高速烟气流卷吸灰粒的速度效应，减少了省煤器受磨损的机会，降低了省煤器的磨损。第四，根据流体力学的相关知识可知管子的迎风面所受的灰粒磨损较严重。由于烟气流经管壁时边界层内的流体微团被黏滞力阻滞，使动能减少。越靠近壁迎风面-4-面，烟气所受的黏滞力越大。管子所受的烟气压力如图3-5所示，从D点到E点的过程中，压力是降低的，流体的部分压强势能转化为流体的动能，虽然受到阻力仍然向前运动。从E点到F点的过程中，压力升高流速降低，烟气的动能不仅转化为压强势能，而且黏滞力的作用使烟气动能减小，当到达S点时，部分烟气便停滞不前。因此在管子的背风面由于烟气压力的变化，可能出现边界层的分离现象，从而减轻了对管子的磨损。如图3-5所示，在管子的背面S点处出现边界层分离。如果烟气的流速过快，烟气对管子的压力变化较大时，边界层分离现象更为明显。同时，出现边界层的分离可以改变烟气冲击下一根管的角度，减轻了烟气对以后管子的磨损。所以，管子的迎风面所受的灰粒磨损较严重。图3-3灰粒对管子的作用图3-4磨损量与冲刷角度的关系图3-5烟气流过省煤器的边界层分离4解决措施与建议⑴对于高温省煤器管子磨损量较小的情况，可采用加护铁的办法。加护铁的角度应能包裹住灰粒冲击角度30°~60°的范围，并且护铁一定要加正避免出现偏斜的现象，以防加剧管子的磨损。⑵控制烟气流速，减小尾部烟道的烟气流速，加强对排烟温度和风量的控制，烟气流向-5-做好锅炉燃烧方面的监控，从而减小灰粒对尾部受热面的磨损。⑶在条件允许时，可在高温省煤器管子的迎风面涂刷高温抗蚀耐磨材料，利用灰粒对涂料的磨损代替对管子的磨损，以此来减少管子的磨损。⑷在烟气走廊处可以采用节流孔板，使烟气的流速减慢，烟气均匀的流过高温省煤器，使管子的磨损均匀，从而减轻灰粒对管壁的磨损。参考文献：[1]于淑梅，郑长庆，姚刚.膜式省煤器在国产670th锅炉改造中的应用[J].中国电力，1998（7）：6-8.[2]樊泉桂.锅炉原理[M].北京：中国电力出版社，2008.