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1、?东 北电力技术 ? ? ? 年第 ?期 ? 火电机组膜式省煤器 传热和防磨效果的分析 沈阳电力高等专科学校? ? ? ? 张成恩潘效君 王培斌 摘要本文分 析了影响锅炉省煤器磨损的 主要 因素及减 轻磨损的途径 , 介绍了某 电厂 ? ? ? 一 ?型锅炉 省煤器 改造为膜式后的结构及运行情况 , 并根据试 验结果 阐 述了膜式省煤器 在传热 和 防磨 方面 的效果 , 为 同类锅 炉省煤器的改 造和设计提供参考 。 关健词膜式省煤 器飞 灰磨损传 热特性 ? 概述 据不 完全统计 , 我国火 电厂中锅 炉事 故 约 占? ? , 其中因尾部受 热面磨损爆管而停炉的 事故 竟 占 锅炉总事
2、故的? ? ?左 右 。 这 一问题 在? ?飞 ?火电机组中较 为突出 。 在 东北电网 ? ? 台? ?火电机 组 中 , 省煤器磨损速 度过 快的 现象相当 普遍 , 如某电厂 ? ?炉? ? ? ? ? ?一? 型?自从 ? 年 投 人 运 行 到 ? ? ? 年 末 , 省 煤器 漏泄事故已经发 生?多 次 , 仅? 年一年就 发生?次 , 对 锅 炉运 行 的可靠性和经 济性影 响很大 。 为 解决这一问题 , 该电厂 相 继 将 井? 、 ? ? 、 ? ?炉的光 管错 列省 煤器改 为膜 式省 煤器 。 本文根据试 验结 果分 析了膜式 省煤器的 传热 特性和防磨效 果 , 为
3、? ?火电机组省 煤器 的改 造提 供了较为可靠 的技术依 据 。 ? 影响省煤器磨损的主要因素 ? ? ? 磨损计算公式 随着人们对磨损规 律认识的加 深 , 其计算 公式也渐 渐完善 , 但是 , 迄 今 为止尚无一个完 全 令人满意的计算公式 , 从计算结 果与 现厂试验 相比较 分析 来 看 , 较 为合适 的公 式是 从布拉 特 齐柯 夫公式演 变而来的磨损 计算公式 ? ? 一? ? , 九?、?豁? 一? 式 中 ? ? ? 管壁的最大允许磨损 量 , ? ? ? 飞灰的磨蚀 系数 , ? ?扮? ? ? 管材的抗磨系数 ? ? , 飞灰浓度场的不 均匀系数 ? 产? 烟 气中的
4、飞灰浓度 , ? ? ,? 场考虑飞灰颗粒组成 对磨损影响 的系数 ? 饰考虑管子与气流夹角 对磨 损影 响的系数 ? ? , 考 虑 管壁 温 度 对磨 损 影 响 的 系 数 ? ? , 烟气速度场的不均匀 系数 ? ? ? 额定 负 荷下与平 均 负 荷下 的烟 速比 ? ? 规定的管材使用期限 , ? ? 容许的颗粒与管子相碰速度 , ? ? ?与最大允 许烟 速 ? ? ? ? 有下 列关 系 ? ” , ? ?业生望卫 一, 、 ? ? ? 干叼亏 月 万 , ? ? ? 式 中的符 号 “ ? ” 、“ 一 ” 分别适 用于上升和下行 气流 , ? 、 , ? 、 甲? 是 与
5、管排 横 间 距? ? 、 管径? 、 飞灰颗粒的平均 有效 直径? ? 有 关的系数 , ? 一 ? 一 为颗粒 的沉 降速度 。 式 ? ?之所以较 为合适 , 是因为 首次考虑了 颗粒速度 、 颗粒 沉 降 速度 、 管 壁 温度对磨损的 影响及能预报 锅 炉中最常 见 的局部 磨 损的大 小 。 ? ? ? 影 响磨损的主要因素 从式 ? ?中可见 , 影 响磨损的因素多达十 几个 , 但根据影 响程 度及可变程 度大致分 为三 类 。 ? ? 影响较小或 变化不大的因素 。 这类因 素有飞灰 的密 度 、 硬度 、 强度 、 几何形状和化学 性质 , 管径 、管 材 的抗磨 性和使用
6、年限等 。 这些 因素主要与煤 灰 特 性和省煤 器 材 质有 关 , 因电 厂不 能轻易 改变燃 料 种 类和材质 , 所以这些因 素的影响在膜式 省 煤 器 中可视为相 对 不变 , 同 时利用这些因素 来 减轻磨 损 的价值也较小 。 ? 百浓度 有关的因素 。 主要有飞灰浓度 和 沐度场不 均匀系数 。 不同的省煤 器结 构将有 不润的飞灰浓度和不 同的浓 度场 不均 匀 系数 , 尽廿可能变 化不 很大 , 但因为直接 影响磨损量 , 是饭得重视和利 用 的一 类影 响因素 。 与烟气 速 度有 关 的因素 。 这 类因素有 平均 烟气 速度 、 速度 场不 均 匀系数 、平 均负荷
7、下 的烟速等 。 因磨 损 量与?或?尹? ?成? ? ? ? 次 方关系 , 因此? ,? ? ? ?或 平 均烟 速?稍 有变 化 , 将 对 磨损 量 有很 大 影 响 , 可见 烟 速是 影 响省 煤器 磨损的最主要 因素 。 某电厂的省煤器 改 造就 是 根 据 降 低烟 速 、 降低飞灰浓 度 、 并 使 速度 场和浓度 场 趋于均匀 这一分析结 果而 进行 的 。 表?错列 光管式省煤器参数 目上级 省煤器下级省煤器 管径? ?占? , ? ? 管排数? , ? ? ? 节距? ? ? ? ? , ? 横 向相对节距? ? ? 纵向相对节距? ? ? 烟气流通 截面积 , ? ?
8、 烟气进 口温度 , 烟气平均温 度 , 管壁金属 温度 , 烟气平均 速 度 , ? ? 进 口飞灰浓 度 ,? ? 耐 平均飞灰浓度 , ? ? 甜 烟气体积 , ? ? 掩 计算嫌料消耗量 , 吨 ? ? 争? ? ? ? ? ? 奋? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ,?只?八?内?,工 ? ? 乙 ? ? ? ?孟 ? 曰月呼 ? 凡 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。 ? ? ? 。 ? ? ?盯 ? ? ? ? ? !? ? ? ? ?排管圈
9、组成 。 省煤器 总受 热面积 由原 来 的 ? ?澎增加到? !时 。 省煤器的总吸热量 与 原来 相 同 , 为? ? ? ? 掩 。 上级省煤器设计 平 均烟气流速为? ? ? ? , 下级省煤器设计平 均烟 气流 速为? ? ? ? , 分 别比原设计值降低 ? ? ? ? 和? ? ? ? ? 。 表?列出了省煤器 改 造后的部 分结构数据 。 表?膜式省煤器结构参数?下级 ? 项目 管子横向 纵向横向 纵向 膜片 膜片传热 规 范节距节距排数排数 厚度 高度面积 ? 省煤器改造前后设备概况 ? ? ? 改造前 ?光 管错列?概况 该炉设计燃 料 是阜 新 劣 质烟煤 , 配有钢 球
10、 磨 煤机 中 间贮 仓式 制 粉系统 , 直流燃烧器 。 省 煤器的有关 参数见表 ? 。 ? ? ? 改造后 ?膜 式 ?设 备概况 改造后的膜 式 省 煤器仍 然 分上下两 级布 置 , 具 体 安装位置和支吊方式 基本 与原来相同 。 上级省煤器由? ? ? 排管圈组成 , 下级省煤器 由 一 ? ? 一 单位? ? ? ? ? ? 扩 数据仍? ? ? ? ? ? ? ! ? 试验结果分析 ? ? ? 烟气温度 、速 度和飞 灰浓度 的测点位置 膜 式省煤器管排 间烟气温度分 布 、 速 度 分 布和飞灰浓度 分布的测 点 布置相同 , 如图?所 示 。 所 有的试验 分两个工 况进
11、行 , 负荷 分别为 ? ? ? ?和? ? ? 。 ? ? ? 传热 特性分 析 膜式省煤器的主要特点是抗磨损性 较强 , 下 ? 一 ? ? ? 】 ? 丁 图?测量点的位置 但其传热特 性 关系到锅 炉 的经济性而 必须 受到 关 注 。 下 面从沽污系数 和传热 系数两个 方 面来 分 析膜 式省煤器的传热特 性 。 ? ? ? ? ? 沽污系数 膜 式省 煤器的沽污系数是 影响传热效果的 主要因素之 一 , 它与 结构 特点 、 煤的种 类及烟气 流速有 关 。 在以往的设计 计算 中膜式省煤器的 沽污系数是 按 光 管受 热面选取的 , 从 试验 结果 ?见表?来 看膜式省煤 器的
12、沽污 系数要比光管 省煤器的大 , 影 响传热 效 果 。 表?为几 种结构 省煤器的沽污系数 。 表?不 同结构省煤器的沾污系数衬 ? ? 夏 奋? 建逻 膜式省煤器实侧值?电厂? 巧 ? ? ? ? 哟 ? ? ? ? ? 由表?可见 , 改 造后的省 煤器 的传 热 系 数 比改造 前 的传热 系数 小 , 为达 到改造 前的吸热 量水平 , 降 低排 烟 温度 , 必须 增 加受 热面 , 大 约 增 加? 。 表 ? 关于传热系数的试验数据及计算结果?下级, 名称符号单位工工况? 工况设计值 机组 负荷? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 原煤水份 环厅? ? ? ? ?
13、? ? ? ? ? ? ? 原煤灰份 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 原煤发热量 哪 ? ? ? 掩 ? ? ? ? ? ? ! ? ? ? ? ? ? ? 给水流 量 ? 掩 ? ? ? ? ? ! # ? % ? ! n一竿 仃试 骑工涅 测点 图3烟 气速度分 布 曲 线 工一第工试验工况 ;1 1 一第 1 1 试验工况 次 方成正比 , 烟气流速的降低可大 大减轻磨损 的程度 , 这 是减 轻省煤器磨损的最 主要 因素 。 5 结 语 通过分析 实例 , 并结合 其它电厂 的 改造 经 验 , 得 出膜 式省 煤器在传热特性和防磨特性 方 面的 几点结 论 。 a .
14、 膜式省煤器降低了烟气 速 度 , 使 速 度 场 趋于均匀 , 且管排处于速度最 低点 , 达 到了防 磨的目的 。 b . 膜式省煤器使飞灰 浓度 场趋于均 匀 , 靠近管壁处飞灰浓度相对较小 , 可缓 解 磨损 。 c . 膜式省煤器 的沽污系数按 光管 选 取是 不合 适 的 , 试验结 果表明 , 膜式省煤器 的 沽污系 数比错列光管省煤器的沽污系数大1倍多 。 d . 膜 式省煤器的传热系数比错列光 管 的 传热系数小 , 为保持相 同的吸热 量要适 当地 增 加 受 热面 。 参考文献 吴天惠 .火电 厂锅炉省煤器改造 .中 国电 力 , 1 9 95弋3 ) (收稿日期 199
15、6 一 0 7 一 1 5) (上接第20页) 东北 电网运 行 工作的 重点和难点 。 因此 , 尽快 加大 水电投 资 , 加 快 抽 水蓄 能电站建设已迫在 眉捷 。 此外 , 建设大 容量 、 高 参数 火电机组 , 淘 汰 老旧小 机组对电网调峰也 十分有利 。 300 MW , 60 0 M W 直至 10() OW M 以上容量 的大 机组调峰能力 一般 为40 % 一 6 0 % 。 除 此而外 , 在提 高频率 质量 的 工作 中 , 更应采用现代新技 术 , 如已在 东北电网中 使用的EMS系统 、 AGC - 自动发电控 制系统 , 现已实现对 电网 内数 十台大机组包 括 水电机组 的 遥调 , 既提高 了机组运行的经 济性又减 轻了现场值班人员的 劳 动;还有 微机频 率 自动监视报警系 统的投 人 运行对 调度员监视调 整 电网频率十分方便 , 这 些无疑对电网 的调峰调 频从而提高频率质量产 生深远的影响 。 参考文献 南京工学 院 主 编 . 电 力系 统 . 北京 :电 力工业出版社 , 1 9 80 . 李 发海 、 陈汤铭 . 电 机 学 . 北 京 :科学 出版社 .1982 华 中工学 院主编 . 发 电厂电气 部分 . 北京 :电力工 业 出版 社 , 1980 . 8 (收稿日期 199 6 一 0 7 一 1 0 )
