摘要：在锅炉机组中的受热面省煤器和空气预热器布置在锅炉烟道的最后，到达这里的烟温相对较低，所以将这两部分称为锅炉尾部受热面。在我国倡导节能降耗的政策要求下，锅炉在结构设计方面也不断的进行优化，降低锅炉排烟热损失，提高锅炉使用寿命和运行效率成为锅炉设计的重点。由于锅炉尾部受热面经常面临磨损、积灰、腐蚀等问题，不仅影响锅炉运行效率，而且会降低锅炉运行的安全性和经济性，严重的情况下会导致机组停运，所以加强锅炉尾部受热面设计是目前燃煤锅炉急需解决的问题。
关键词：锅炉尾部；受热面；设计；问题；分析
引言：由于尾部受热面处于锅炉烟道的后方位置，所以排烟温度相对较低，由此就会因为燃煤质量不佳、运行参数设计不合理或者系统结构设计不科学等原因，造成尾部受热面低温腐蚀、积灰、磨损等现象的发生，缩短尾部受热面的使用寿命，降低运行效率，并且威胁到尾部受热面运行的安全性。所以为了保证尾部受热面运行的稳定性和安全性，需要根据锅炉的运行特点，有针对性地进行优化设计，在保证锅炉高效运行的同时，还能够延长尾部受热面的使用寿命，提高运行的安全性。
1.锅炉尾部受热面设计中的注意要点
1.1尾部受热面的布置方式
锅炉尾部受热面在尾部烟道中的布置方式主要有单级布置和双极布置两种，单级布置由一级省煤器和一级空气预热器组成，双级布置是省煤器与空气预热器交错布置。布置的方式不同，烟气的流程、空气及水的流程以及与热空气的温度关系都不相同。因为锅炉尾部受热面传热温差较小，所以钢铁消耗量相对较高，为了减少钢铁用量，应该优化尾部受热面布置方式。锅炉尾部受热面的作用就是提高给水和送风的温度，降低排烟温度，如果锅炉要求有较高温度的热空气时，尾部受热面双级布置比较合理。在采用双级布置的情况下，根据管式空气预热器使用的材质能够承受的耐热温度而定，要合理控制二级空气预热器进口处的烟温，避免因为烟温过高而影响到一级空气预热器运行的安全性。在空气预热器的温度在三百度以下时，采用单级布置比较合理。因为省煤器所使用的金属材料价格较高，所以从经济性的角度考虑，在确定分级温度时，应该保证低温级省煤器冷端的温度要高于低温级空气预热器热端的温差。
1.2尾部受热面的结构设计
因为尾部受热面处于整个烟道的末端，会面临积灰、磨损以及腐蚀等问题，所以在进行结构设计时，应该充分考虑到后期检修的便捷性。在结构上应该保证适当的长度，长度过长不仅不利于烟道布置，而且不利于检修工作的开展。所以在进行结构设计时，应该对受热面的高度以及每组之间的距离进行合理的计算。在省煤器受热面较多且烟气行程高度较大的情况下，可以进行分段设计，高度保持在1-1.5m之间，且每段之间要预留0.8-1m的空间，方便检修工作的进行。在管式空气预热器结构设计时，每级中间都应该留有检查和吹灰使用的吹灰孔。在省煤器和空气预热器中间也要设计出一定的空间，这些都是为了给后期的检修工作提供方便。
1.3尾部受热面的低温腐蚀、积灰、磨损改进设计
积灰、磨损和低温腐蚀是锅炉尾部受热面面临的严重问题，省煤器的主要问题为积灰和磨损，空气预热器的主要问题为低温腐蚀、积灰、磨损。这些问题会直接影响尾部受热面的运行效率、安全性和经济性，为了优化锅炉尾部受热面设计，应该有针对性的采取改进措施，对烟气流速的控制和清灰系统的改进会减少积灰和磨损现象。控制烟气出口温度和空气预热器烟气出口的金属壁温，可减少低温腐蚀现象的发生。
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2.尾部受热面的结构设计
2.1钢管式省煤器设计
2.1.1管径、壁厚以及布置方式设计
钢管一般为20号碳钢，外径为28-42mm，管壁厚度为4-5mm。省煤器大都采用光管，但为使结构紧凑，有的省煤器管子采用鳍片式。对于管子布置方式的设计，为使结构紧凑，并减少积灰，管子多采用水平错列布置，横向相对管距略大于2，纵向相对管距与管子弯头弯曲半径有关，一般取管子的弯曲半径大于1．5～2倍管子外径。也有因管子支吊方便而做成顺列布置的。蛇形管的两端与进水联箱和出水联箱相连，联箱一般均布置在锅炉烟道外面。省煤器管子固定在支架上，支架支撑在横梁上，而横梁则与锅炉钢架相连接。
2.1.2工质流速设计
在设计省煤器管子时，应该根据工质的流速来确定。管内水的流速不仅会对传热有所影响，同时还会对管壁的金属产生一定的腐蚀。在省煤器管内烟气流动方向可以是自上而下或者自下而上，但是水的流向一般都是自下而上的方式，因为这种流向能够有效的消除管内的气泡，从而减少因为气泡的存在而对金属壁产生腐蚀或者烧坏。在管子为水平状态时，如果水的流速大于0.5m/s时，则可降低金属发生局部腐蚀现象。在省煤器管子的总数确定后，就能够根据管间的横向间距来确定管簇的横向排数以及每排管子的绕数。
2.1.3烟气流速选取
烟气流速对省煤器的结构设计有很大的影响，因为烟气的流速关系到省煤器的磨损和堵灰。如果烟气流速过高，烟气中所携带的颗粒与省煤器的撞击力度就会加大，由此会加剧省煤器的磨损度，降低省煤器的使用寿命。但是如果烟气流速过低，就会使受热面发生堵灰现象，威胁到省煤器运行的安全性。所以应该选取适当的烟气流速，综合燃料的性能以及锅炉自身的运行状况，设定合理的烟气流速，在保证省煤器运行效率的同时，又能够提高省煤器运行的安全性。
2.2管式空气预热器设计
空气预热器主要有管式和回转式两种类型，有时还遇到一些板式空气预热器，由于它耗钢多，结构庞大、传热差、漏风多，因而已基本被管式和回转式所代替，这里主要介绍管式。在管式空气预热器设计时，选择直径和厚度适宜的管子，其两端焊接于管板，形成立方体受热面。在管子排列时，要注意管间距的控制，防止焊接时出现变形。空预器的布置方式不同，对空气和烟气的流速会产生一定的影响。在空预器设计时，管径大小决定管子使用的数量以及排列方式，并且会对运行效率、安全性以及经济性产生一定的影响。在空预器设计时，除了运行效率以及经济性的因素外，还应该考虑在不同的运行参数下，对受热面所产生的磨损、腐蚀等现象，在设计时就应该对结构布置、管材等因素进行综合考量，在保证余热回收效率的同时，又能够减少对受热面造成的损害。所以应该根据空预器以及锅炉系统的实际情况，选择适宜的设计方案。
总结：省煤器和空气预热器是位于锅炉烟道后方的受热面，主要功能为回收锅炉烟气余热，起到节能降耗的作用，降低锅炉排烟热损失，提高锅炉综合运行效率。由于省煤器和空气预热器所处的位置比较特殊，所以其运行状态会受到很多因素的影响。为了减少尾部受热面磨损、积灰以及低温腐蚀现象的发生，应该根据锅炉的实际运行状况，有针对性的进行优化设计，最大程度的保证尾部受热面的运行效率和安全性，从而提高锅炉运行的可靠性和安全性。
参考文献：
[1]郎文君.电站锅炉尾部受热面综合优化设计[J].通讯世界,2016(12):151
-152.
[2]李亚坤.火电厂锅炉尾部受热面低温腐蚀影响因素及防护措施[J].科技创新与应用,2016(15):125.
[3]魏剑波.火电厂锅炉尾部受热面检修技术研究分析[J].科技展望,2016,
26(09):60.
[4]秦威.电站锅炉余热深度利用及尾部受热面综合优化[J].智能城市,2016,2(02):40-41.
[5]陈勤根.生物质循环流化床锅炉尾部受热面积灰分析及处理[J].能源工程,2016(01):30-33.
论文作者:杜晶
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/5
标签：省煤器论文; 尾部论文; 锅炉论文; 预热器论文; 烟气论文; 流速论文; 空气论文; 《防护工程》2018年第35期论文;