摘要：为降低锅炉Nox的排放量，提高锅炉运行的经济性和环保性，各电厂积极投建相应的脱硝设施，为满足脱硝装置催化剂的使用要求不影响其使用寿命，需要进行降低排烟温度改造。需要将锅炉省煤器改造成“H”型鳍片省煤器，才能达到降低锅炉省煤器出口烟气温度的目的。
关键词：脱硝； 催化剂； 出口烟温；
1、前言
元宝山发电有限责任公司是东北电网的主要发电企业，总装机容量为1800MW。其中#3锅炉由哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计、制造，锅炉为亚临界压力、一次中间再热、控制循环汽包炉，锅炉采用平衡通风、直流式燃烧器，四角切园燃烧方式，设计燃料为褐煤，锅炉的最大连续蒸发量为2008t/h。
锅炉配2台回转式空气预热器，预热器型号为33-VI-B4。燃烧器布置8层煤粉喷口，上、下4层煤粉喷口分组布置，对应8台中速磨煤机，磨煤机型号为MPS-255，设计煤粉细度为R90=33%。#3机组在1998年5月移交试生产，至目前已经运行近14年。
2、改造原因
为满足国家环保排放标准的要求，元宝山发电有限责任公司计划在2014年前对#3炉进行脱硝改造。由于#3锅炉600MW负荷运行时省煤器出口烟温在416℃左右，影响脱硝装置催化剂使用寿命，需要进行降低排烟温度改造。
3、 改造方案
3.1技术分析
根据元宝山电厂提供的#3炉的运行数据以及实际燃用的煤质，我公司对锅炉的受热面进行了初步的核算，确定根据目前锅炉实际的运行状况，需要将锅炉省煤器改造成“H”型鳍片省煤器，才能达到降低锅炉省煤器出口烟气温度的目的。
3.2核算结果
经过核算，锅炉省煤器改造成“H”型鳍片省煤器，可将BMCR工况下省煤器出口烟温降至397℃。
3.3 改造方案的特点
改造方案的特点：省煤器改造后，只需较少的受热面管圈数，就可以达到预期的换热效果。本次#3炉省煤器的改造方案，与#4炉省煤器的布置方案是接近的。只是区别于#4炉省煤器管屏的横向节距更小，为105mm。本方案中，省煤器管屏的横向节距仍采用原结构尺寸：154mm。这样布置的主要优点就是仍可以利用原设计中的省煤器集箱，从而降低改造成本。
4 H型鳍片省煤器介绍
高耐磨H型鳍片管省煤器亦称H型肋片管省煤器，也有称蝶片管省煤器的，省煤器管系是把两片中间有圆弧的钢片对称地与光管焊接在一起形成鳍片（肋片或蝶片），正面形状颇像字母“H”，故称为H型鳍片管。 H型鳍片管的两个鳍片为矩形，近似正方形，其边长约为光管的2倍。属扩展的受热面。 H型鳍片管采用闪光电阻焊工艺方法，其焊接后焊缝熔合率高，焊缝抗拉强度大，具有良好的热传导性能。 H型鳍片管还可制造成双管的“双H”型鳍片管，其结构的刚性好，可以应用于管排较长的场合。
H型鳍片省煤器的优点
H型鳍片省煤器具有以下优点：
1）顺列布置，具有优异的防磨性能
磨损主要是灰粒对管子的冲击和切削作用，在管子周围与水平线成30度部位磨损最厉害，S1/d=S2/d=2时，此处磨损量为平均值的3倍。
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错列布置由于气流方向改变，第二排磨损最厉害，S1/d=S2/d=2时第二排是第一排磨损量的2倍，以后各排磨损量比第一排一般高30%~40%。
顺列布置第一排与错列布置第一排相同，以后各排由于气流冲击不到管子磨损较轻。在其它条件相同情况下，顺列管束的最大磨损量比错列管束少3~4倍。
管子磨损速度与烟气速度不均系数kV3.33成正比，与飞灰浓度不均系数Ku成正比。
H型鳍片管省煤器采用顺列布置，H型鳍片把空间分成若干小的区域，对气流有均流作用，与采用错列布置的光管省煤器、螺旋肋片省煤器、纵向鳍片省煤器相比，在其它条件相同情况下，磨损寿命高3~4倍。
烟气侧挡板还具有保护弯管部分的功能。
在H型鳍片省煤器所形成若干个小的气流通道内，根据流体力学理论，在通道内，气流在中心流速快于边缘，粒子流沿通道中心流动，从而减轻了粒子对管壁的冲刷。由于H型鳍片省煤器是将每两组光管与H型钢片组合后牢固焊接，增强其刚性，与光管省煤器相比，在炉膛气流的作用下不易变形，同时其结构特征使其更耐粒子冲刷，因此寿命比光管省煤器更长。
2）H型鳍片管间隙精确的顺列布置，可减少积灰
积灰形成发生在管子背向面和迎风面。管子错列布置容易冲刷管子，背面积灰较少。对于顺列布置管子，由于气流不容易冲刷管子背面，就管子而言顺列布置积灰比错列多。
H型鳍片由于鳍片焊在管子不易积灰的两侧，而气流笔直地流动，气流方向不改变，鳍片不易积灰。
H型鳍片中间留有4~10间隙，可引导气流吹扫管子鳍片积灰。
螺旋片由于肋片螺旋角引导气流改变方向，肋片管积灰较严重，对于不形成松散性积灰的省煤器，不能采用。现场运行实践表明：H型鳍片管不积灰，而螺旋片鳍片积灰严重。
纵向鳍片管由于鳍片焊在积灰迎风面和背面，由于气流沿鳍片流动，气流到管子处改变方向形成漩涡。部分区域中易形成积灰。H型鳍片由于两边形成笔直通道，可取得最好的吹灰效果。
3）减少烟气侧阻力
H型省煤器排管组排列后鳍片呈顺向布置，每组排管鳍片间的安装公差小于±1mm，可保证烟气在顺鳍片方向顺利通过，减小阻力，这样，与光管形式的省煤器烟气流量基本相当，可以不必改变引风机的流量，降低引风机运行和投资成本。
4）减少焊口，提高可靠性。
H型鳍片省煤器由于采用鳍片式设计，扩展了散热面积，采用闪光电阻焊工艺方法，其焊接后焊缝熔合率高，具有良好的热传导性能，可取得省煤器管道内水温温升迅速并且增温幅度高的效果，与增加同等散热面积的其它形式省煤器相比，H型省煤器的焊口最小，这样，既能降低加工难度和加工成本，且焊缝抗拉强度大，也可将由于焊接所可能造成的相关不确定性危害降到最低，提高了省煤器的可靠性。
四、结论
结合电厂实际运行情况，为了满足电厂降低NOx排放的需要，通过增加省煤器受热面的方法，增大省煤器的吸热，降低省煤器出口烟气温度的方案是可行的。本方案中提出将原有的膜式省煤器更改为传热效率更高的“H”型鳍片省煤器或增加管圈方案省煤器改造后，只需较少的受热面管圈数，就可以达到预期的换热效果。
参考文献：
[1] 徐昶, 徐良, 胡杰,等. 国内首台火电机组省煤器分级改造提高SCR入口烟温实践[J]. 锅炉制造, 2014(6):42-43.
[2] 靖长财. 锅炉低温省煤器改造系统设计的对应措施[J]. 神华科技, 2015(5):49-52.
论文作者:郑大明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：省煤器论文; 锅炉论文; 气流论文; 磨损论文; 烟气论文; 宝山论文; 方案论文; 《电力设备》2017年第33期论文;