摘要：通常情况下，火力发电厂的锅炉排烟温度都比较高，大致在一百四十到一百五十度之间，如果这部分热量利用得当的话将会为火力发电厂节省大量燃料，从而既降低了燃料的成本费用，也间接地保护了生态环境。低温省煤器的主要作用就是降低电站锅炉排烟温度的热损失，从而提升火力发电站的经济效益。
关键词：低温省煤器；泄露原因；预防措施
1 系统概述
1.1 技术原理
烟气余热回收系统采用卧式相变烟气余热回收系统，该系统主要包含两大部分，一部分为蒸发换热器，布置在烟道内；另一部分为相变换热汽包，布置在烟道外部的蒸发换热器上方某处。蒸发换热器与相变换热汽包的壳程相连接，即为内循环。内循环以水为换热媒介，热媒介质水并依靠水蒸气及水之间的重力差在内循环内形成闭式循环。相变换热汽包的管程与低加回热系统的凝结水管道并联，即外循环。外循环的凝结水吸收相变换热汽包壳程内水蒸汽的汽化潜热，被加热后回到低加回热系统。
1.2 系统运行状况
该烟气余热回收装置投入运行后，累计运行约420 d后，发现泄漏情况，详细情况如下：根据运行值班人员反映，一段时间后开始必须向烟气余热回收装置内循环系统注水，才能保证烟温降低至预期值。此外，炉后尾部烟道出现了渗水等一系列问题。
2 低温省煤器泄漏原因
2.1 疲劳损坏
低温省煤器的疲劳损坏主要是由于在实际生产中，生产工艺的实际值低于设计值，使余热锅炉的蒸发量减少，这就直接导致低温省煤器的给水速度和给水量的降低，使低温省煤器的出水温度几乎达到沸腾状态，产生的气水混合物较多。这种气水混合物在竖直管道中分布较为均匀，但在水平管道中则会出现分层。由于水的密度大，一般在管道的下层，而蒸气密度小，则分布在管道的上层。在这种状态下，只有加速搅动才能使气、液两态的水分呈均匀分布状态，而降低搅拌速度则会加速管道的疲劳泄漏。
2.2 管道质量
管道质量方面主要表现为蛇形管道质量不高和管道焊接质量不好两方面，首先，中低压锅炉用钢管自身质量不稳定，可能会在使用过程中出现孔洞，造成管道损坏；另一方面管道的焊接质量不合格，一旦出现泄漏，就会使烟气从焊口处逸出，腐蚀焊口附近的管道外表面，加快管道的泄漏。
2.3 低温腐蚀
随着能源开采难度的加大，当前使用的燃料能源中硫的含量越来越高，这就导致燃料燃烧产物中二氧化硫含量也逐渐增多，在一定的条件下，二氧化硫会被再次氧化生产三氧化硫，三氧化硫与烟气中含有的水分结合形成硫酸蒸汽，对烟气的露点影响较大。研究表明，当烟气中含有极少量的硫酸蒸汽时，烟气露点就可达到100℃以上。若给水温度低的低温省煤器受热面的温度低于烟气的露点，就会使烟气中的硫酸蒸汽遇冷液化凝结在省煤器的受热面，二者发生反应造成低温省煤器腐蚀。根据化学反应原理，硫酸在高浓度时可与金属钝化，当浓度较低时，反应速率反而加快。
3 省煤器泄漏故障的预防措施
3.1 管道疲劳运行的预防措施
管道疲劳运行的预防主要通过科学设计实现。在设计余热锅炉时，应将低温省煤器内水流速度进行优化调整，一般可设计为1m/s，在这个速度下可有效避免管道的疲劳运行。沸腾式低温省煤器在内部水速为1m/s时，可将生成的气泡带走，减少了管内汽水混合物分层导致的管道疲劳运行；非沸腾式低温省煤器的出水温度为80℃时，水流方向向上，此时的水速度可控制为0.5m/s以上。
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3.2 管道质量的提升
余热锅炉没有备用设备，一旦发生泄漏就需要停炉，影响整个系统的正常运行。因此，提升设备的质量十分必要。高压锅炉无缝钢管20G的使用材料为优势碳素钢，出厂时经过水压试验、涡流探伤检验等系列性能测试，大大减少了管道质量问题；管道焊接方面可利用新型的无损探伤检测技术对焊接口进行质量检验，确保管道焊接处的质量。
3.3 管道低温腐蚀的预防措施
管道低温腐蚀的预防需要对生产中产生的烟气露点进行测量，一般利用烟气露点仪即可完成准确测量。低温省煤器受热面的壁面温度主要由管道给水温度决定，管内水温比管壁温度高大约5-10℃，因此提高低温省煤器壁面温度的最有效措施是提高管道给水温度，也就是说低温省煤器管内的给水温度超过烟气露点温度时，就可降低烟气中水和硫酸蒸汽的液化，减少低温腐蚀，但这种做法需要消耗大量的成本，与能源回收利用，减少能源损耗，节约生产成本的设计相矛盾。在对低温省煤器进行设计时，应先检测烟气的露点温度，根据露点温度对省煤器管内的给水温度进行优化计算，然后确定给水温度，达到节约成本和降低腐蚀的目标。根据生产经验可知，一般锅炉给水温度可设计为122℃，此时管壁的温度在127-132℃范围内，这种设计条件下可使烟气中硫酸含量在70%以上，减少对钢材管道的腐蚀。低温省煤器管道给水温度的提升方法有喷射法和除氧器压力增高法两种。第一种是将省煤器出口热水喷射到入口，达到预热给水的效果，该方法操作简单，运行效果较好，但无法大幅度提升给水温度，同时对水泵扬程和低温省煤器阻力的要求较高。另外，当烟气量或温度发生变化时，喷射器的工作状况就会受到影响，致使低温省煤器的给水温度不稳定，影响整个节能系统的稳定性。第二种方法是通过除氧器将给水直接输送到低温省煤器，除氧器工作压力提高，给水温度随之提高。除氧器有压力式和大气式，前者投资成本较高，但出水温度较为稳定，负荷的变化不会影响给水温度。
在实际生产中，若使用喷射法或除氧器提升给水温度前应先停炉 48h，对低温省煤器进行彻底的清洗，防止管壁附着的浓硫酸在吸收空气中水分后稀释，加速受热面的腐蚀速度。低温腐蚀是低温省煤器管道泄漏的主要原因之一，对低温省煤器的给水温度进行科学设计，可有效预防低温腐蚀。
3.4 其他措施
3.4.1换热器型式优化
在满足风机运行要求及换热负荷的前提下，将换热器型式由螺旋翅片管优化为H型翅片管结构，适当提高烟气流速，可有效减少换热器表面及底部烟道内的积灰问题。
3.4.2换热器安装优化
换热器安装时必须严格控制管排间距，保证烟气与热媒水的换热状况。此外，对于可能存在烟气走廊的区域必须加装烟气挡板，防止烟气冲刷换热管排，导致换热管排的磨损及泄漏问题。
3.4.3烟道流场优化
由于换热器人口烟道内存在流动死区，易形成烟道内的积灰问题。因此，在换热器实施前，应对烟气流场进行数值模拟及试验研究，充分了解烟气的流场情况，并对烟道折角或弯头处加装烟气导流板，防止流动死区的出现，避免烟道积灰现象。
4结论
低温省煤器之所以能够在火力发电厂中得到广泛的应用，其最重要的原因就在于低温省煤器具有较高的经济性和环保性。通过对低温省煤器的合理安装和利用，将会为火力发电厂带来巨大的经济效益。面对当前世界能源储量的不断下降以及能源价格的不断上升，低温省煤器将会在火力发电厂中得到更多的应用，并且在相关的技术上也将得到不断地弥补和改进，发挥出更大的功效。
5参考文献
[1]刘鹤忠，连正权.低温省煤器在火力发电厂中的运用探讨[J].电力勘测设计，2010，4：32-38.
[2]景宇蓉.锅炉余热利用装置低压省煤器的热力分析及优化设计[D].华北电力大学，2012.
论文作者:张阳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/6
标签：省煤器论文; 低温论文; 烟气论文; 管道论文; 温度论文; 换热器论文; 余热论文; 《电力设备》2017年第22期论文;