摘要：针对煤粉锅炉尾部省煤器磨损严重的现状，对飞灰磨损机理进行初步研究，分析影响省煤器磨损的各种因素，针对关键因素提出相应的预防措施。
关键词：煤粉锅炉；省煤器；磨损；预防
一、省煤器基本情况简介
某热电厂3台锅炉九十年代投入运行，由北京巴威公司生产的130t/h中温中压煤粉炉，省煤器在尾部烟道为两级布置，高温段由一个管组件构成，低温段由两个组件构成，在垂直烟道内与空气预热器交叉布置，管子与前墙平行，省煤器蛇形管用Φ32×3的20#钢管制成，错列布置。近几月时间，省煤器管发生磨损泄漏现象频繁，严重影响机组运行安全。
二、省煤器磨损原因分析
引起省煤器磨损的原因很多，制造、安装、检修工艺不过关；管材质量不良；给水品质不合格，造成省煤器管腐蚀；给水温度波动大或启停频繁，使管子受到交变热应力，飞灰磨损等。
热电厂就省煤器频繁磨损的问题，组织了相关技术人员对事故原因进行分析，确定引起磨损的主要原因为煤质变化、飞灰磨损、检修工艺不过关。
2.1、煤质与设计煤质有偏差的影响
煤质的部分特性如挥发份、灰分、水分等直接影响锅炉的运行状态。某热电厂设计燃用煤种为林西矿混煤，现在燃煤为钱营煤、范各庄煤、东欢坨矿煤，燃煤随着灰分的增加，导致烟气中飞灰浓度增高，灰粒对省煤器管壁的撞击次数就愈多，磨损就愈严重。
几种煤的指标对比见表1：
2.2、飞灰浓度的影响
烟气中飞灰含量与燃煤灰分成正比，当灰分增大时，单位体积中的烟气含灰量就大，飞灰浓度高，此时飞灰对受热面的磨损就大。如尾部竖井受热面后部弯头处，由于离心力作用，此处飞灰浓度较大，磨损就很严重。从锅炉低温省煤器靠后墙处蛇形管发生泄漏，宏观检验表明，破口从焊缝处开裂，管外壁有明显冲刷减薄痕迹，对破口处做金相分析，金相组织正常。从以上分析可知：由于该处烟气中飞灰浓度较高，省煤器管外壁受烟气冲刷减薄严重，强度明显降低而引起的泄漏。
2.3、烟气流速的影响
飞灰浓度一定的烟气，烟气流速增大时，飞灰颗粒对管壁的撞击力、冲刷力加大，磨损加快。飞灰磨损量与烟气流速的三次方成正比，即烟气的流速增加1倍，磨损速度增加7倍。由此可见，烟气流速对省煤器的磨损起决定性的作用。当锅炉超出额定负荷运行时，烟速超出设计值，飞灰对管壁的磨损大大加剧。当断面烟速分布不均匀时，烟速大的部位磨损比烟速小的部位厉害，如烟气走廊。因烟气走廊处阻力较小，局部烟速可增大到平均烟速的2倍，甚至更大，使该处管子磨损较严重。
在锅炉尾部受热面处，下列部位容易形成烟气走廊：
1）、省煤器蛇形管排的弯头与竖井烟道两侧墙之间；
2）蛇形管排边排管及穿墙部位；
3）、蛇形管排的管卡部位、管排交叉部位。因为管排卡子主要是为管排平整、烟气均匀通过，防止形成烟气走廊的固定措施。在卡子脱落、错位、烧损处，在管排交叉部位附近以及管排中有异物存在周围，由于烟气流向局部发生变化，流速加快，易发生局部冲刷磨损现象。
2.4、烟灰颗粒的温度影响
烟灰颗粒的温度高时，颗粒较软，其磨损性能差；烟灰颗粒的温度低时，颗粒硬，其磨损性能强。因此，在尾部竖井受热面中低温段省煤器处管排飞灰磨损最为严重。
2.5、安装、检修工艺不过关的影响
烟气横向冲刷省煤器管壁时，错列管束的磨损大于顺列管束，错列管束第二三排磨损最严重，且气流自上而下流动，灰粒在重力作用下其速度可能大于烟气速度，从而加剧了冲击磨损程度。该省煤器采用Φ32×3的20#钢管制成，错列布置，小口径刚性差，管壁较薄，造成实际蛇形管排列不齐，加之安装原因，无法保证整齐均匀的节距和管间距，导致管排中出现烟气走廊，使局部管壁金属磨损严重。现场勘查时，部分省煤器管子横向节距很小，有的甚至靠在一起，由此引起流速不均。
三、预防磨损的措施
根据以上对煤质变化、飞灰磨损、检修工艺不过关影响因素的分析，可以从选用合理的烟气流速、降低飞灰浓度、消除烟气走廊、优化配煤、保证检修质量、采取合理的受热面结构着手来减轻或防止省煤器的磨损，主要包括以下几方面：
3.1、优化配煤、降低灰分。
根据钱营煤、范矿煤、东欢坨矿煤等煤种的化验数据进行掺煤燃烧，经过掺和的煤的发热量、挥发份、灰分要与设计煤种相近，以降低灰分含量，减少省煤器的磨损程度。
3.2、采用合理的烟气流速，消除烟气走廊
由前面的分析可知，烟气流速对磨损的影响最为严重，磨损量与烟气速度的三次方成正比。因此，在设计时选用合理的烟气流速，对受热面的磨损影响很大。根据燃煤折算灰分含量不同，将省煤器中的最大允许烟气流速由原来设计时的8.5m/s改为7m/s，以最大程度的降低磨损。
在设备检修时，对易形成烟气走廊部位进行重点检查，在省煤器管弯头间加装假管或阻力栅，使烟气流速分布均匀，解决局部磨损严重情况。
3.3、提高设备安装、检修质量
1）、在进行省煤器管更换或对调安装时，严格按设计数据施工，保证尾部受热面管排设计间隙和相对节距及外形尺寸的准确，不得随意改动，避免形成烟气走廊和堵塞。
2）、在大修期间，根据实际情况，在尾部烟道拐弯处加装倒流板，使烟气流速均匀分布，对所有弯头更换并加装防护瓦。
3.3、受热面管表面喷涂防磨涂料
条件许可的条件下，可采用耐高温防磨涂料对易受磨损部位进行喷涂处理。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流通，不会增大烟速，即增大了烟气流通面积、降低烟温，又起到防止管子磨损目的。但在防磨涂料的选择上一定要考虑其涂料的耐热温度、导热系数、耐磨抗蚀性及对受热面管子腐蚀作用，以防止涂料脱落和受热面管子的腐蚀。
3.4、加强锅炉的运行管理
首先要调整好燃烧，控制好飞灰可燃物在规定范围内，若锅炉燃烧不良，使飞灰可燃物及飞灰浓度增加，烟气流速加快，必然会加剧尾部受热面的磨损。其次控制煤粉细度在规定经济范围内，若煤粉太粗，燃烧不完全，锅炉不完全燃烧热损失及飞灰浓度增加，也会加剧尾部受热面的磨损。再则应避免高负荷时机组超负荷运行，导致烟气流速提高，致使尾部受热面及其他设备均匀磨损和局部磨损加剧，使用寿命缩短。
结语
省煤器磨损、泄漏将直接影响热电厂锅炉的安全运行，我们应该从不同角度全面分析探讨问题的根源所在，提出切实有效的可行性建议，采取应修必修，修必修好的态度，锅炉的安全运行才能得到保障。
参考文献：
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[2]耿彩华.电厂省煤器泄漏原因分析及对策,冶金动力,2006.
[3]吴飞文.火力发电厂高温金属运行.北京：水利电力出版社,2002.
[4]白洪.燃煤锅炉尾部受热面设计改造.发电设备,2004.
论文作者:杨东升
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/9/29
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