低溫省煤器初步設(shè)計(jì)資料

1、低溫省煤器方案：1、 原煤煤質(zhì)項(xiàng) 目單位設(shè)計(jì)值校核煤種(下限)收到基碳Car%52.9945.33收到基氫Har%3.632.63收到基氧Oar%5.705.12收到基氮Nar%0.570.43收到基硫St,ar%0.130.12收到基水分Mt ar%8.8812.35收到基灰分Aar%28.134.02應(yīng)用基揮發(fā)份Vdaf%22.6420.87低位發(fā)熱量Qnet.arMJ/kg20.52519.0382、布置位置： 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件及設(shè)備尺寸，采用錯(cuò)列翅片省煤器，布置在除塵器后。將翅片管低壓省煤器安裝在除塵器出口水平煙道中，除塵器出口水平煙道尺寸為高4140、寬3000mm。從出口到前側(cè)膨脹節(jié)長(zhǎng)

2、度為7800mm。擴(kuò)充煙道尺寸5300×5400mm，分組布置，鋼管作為支柱，利用工字鋼作為省煤器托架。螺旋翅片管（以下簡(jiǎn)稱翅片管）的基管材料規(guī)格：鎳基滲層釬焊螺旋翅片管：20鋼，ND鋼，38×3.5。翅片材料規(guī)格：翅片材料規(guī)格：碳鋼鋼帶，高度17mm，厚度1.5mm，節(jié)距為8 mm。3、性能參數(shù)表：序號(hào)項(xiàng) 目單位焊接螺旋肋片管1型號(hào)2總煙氣流量t/h9003總換熱面積m²112004換熱管型式螺旋肋片管5管徑/壁厚mm38/3.56翅片高度/翅片厚度mm17/1.57翅片節(jié)矩mm88翅片寬度mm729換熱管重量t9510傳熱量kW2083011煙氣熱量回收裝置進(jìn)

3、口煙氣溫度13512煙氣熱量回收裝置出口煙氣溫度10013煙氣側(cè)壓力損失/煙氣側(cè)壓力損失（投用一年后）Pa35014煙氣熱量回收裝置進(jìn)水溫度7515煙氣熱量回收裝置出水溫度90.516煙氣熱量回收裝置進(jìn)水流量t/h52017水側(cè)壓力損失Mpa0.01818煙道進(jìn)出口尺寸m5.3x5.419煙氣熱量回收裝置厚度尺寸（沿?zé)煔饬飨蚍较颍﹎m292520煙氣流速m/s10.321煙氣熱量回收裝置橫向排數(shù)5422傳熱管材料碳鋼23翅片材料規(guī)格碳鋼鋼帶24低溫省煤器本體提料清單（不含制造余量）：序號(hào)項(xiàng) 目材質(zhì)長(zhǎng)度m重量t138/3.5螺旋肋片管碳鋼11000 m66238/3.5光管碳鋼2450 m73鋼

4、板=14Corten鋼170m²194集箱219X8碳鋼25 m0.95鋼板=2Corten鋼20m²0.34、系統(tǒng)簡(jiǎn)介：4.1低壓省煤器的原則性熱力系統(tǒng)如附圖低壓省煤器與主回水成并聯(lián)布置，其進(jìn)口水取自低壓加熱器系統(tǒng)，設(shè)計(jì)特定的進(jìn)水方式與電調(diào)閥配合，可實(shí)現(xiàn)低壓省煤器進(jìn)水量水溫的切換與調(diào)整。進(jìn)入低壓省煤器的凝結(jié)水吸收排煙熱量后，在除氧器入口與主凝結(jié)水匯合。這種熱力系統(tǒng)，低壓省煤器的給水跨過(guò)若干級(jí)加熱器，利用級(jí)間壓降克服低壓省煤器本體及連接管道的流阻，不必增設(shè)水泵，提高了運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、可靠性，同時(shí)也自然地實(shí)現(xiàn)了排煙余熱的梯級(jí)利用。低壓省煤器的總體布置采用了雙煙道錯(cuò)列管排逆流布置。

5、低壓省煤器本體以鍋爐對(duì)稱中心為界，分甲、乙兩側(cè)分別安裝于兩個(gè)水平煙道內(nèi)。煙氣從空預(yù)器出口進(jìn)入兩個(gè)改造后尺寸為4100×4000的豎直煙道，水平?jīng)_刷省煤器蛇形管束；由凝結(jié)水系統(tǒng)流來(lái)的低壓加熱器主凝結(jié)水，經(jīng)布置在上方的低壓省煤器入囗集箱進(jìn)入低壓省煤器，經(jīng)蛇形管排流入布置于下方的出囗集箱，經(jīng)一凝結(jié)水母管匯集后，返回除氧器。返回點(diǎn)設(shè)置低加出囗的主凝結(jié)水管道。由于實(shí)現(xiàn)了介質(zhì)、煙氣的逆向流動(dòng)，一方面可大大提高低壓省煤器的傳熱系數(shù)，解決布置危機(jī)；另一方面，可使排煙溫度的降低不受介質(zhì)出口水溫的限制，最大限度地降低排煙溫度。低壓省煤器傳熱元件采用鎳基滲層零隙阻釬焊螺旋翅片管。 4.3、關(guān)于低壓省煤器換

6、熱元件選材說(shuō)明一、低壓省煤器的選材設(shè)計(jì)原則1 耐腐蝕原則低壓省煤器起到尾部煙道降低排煙溫度的作用。當(dāng)煙氣溫度降低之后，有可能發(fā)生低溫腐蝕，這是我們鍋爐專業(yè)的常識(shí)。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要把這一問(wèn)題重點(diǎn)考慮。要采取若干措施控制低溫腐蝕。從設(shè)計(jì)者全面設(shè)計(jì)來(lái)講，也要注意到極端工況這一事實(shí)，那就是在極低負(fù)荷下，在誤操作進(jìn)水溫度極低下，或者在煤種的含硫量不正常的增加的情況下，也要避免短時(shí)間的結(jié)露出現(xiàn)。所以低壓省煤器考慮的原則就是要防止低溫結(jié)露。4 強(qiáng)化傳熱原則由于設(shè)置低壓省煤器是在電廠運(yùn)行若干年之后才進(jìn)行的，所以安裝低壓省煤器的煙道一般非常緊湊。設(shè)計(jì)的低壓省煤器的幾何尺寸必須適應(yīng)煙道的幾何尺寸，否則將影響機(jī)

7、組的正常運(yùn)行。這樣，為了控制低壓省煤器的幾何尺寸，所以必須采用強(qiáng)化傳熱元件，即在有限的幾何空間內(nèi)布置更多的換熱面積。5 控制阻力原則尾部煙道設(shè)置低壓省煤器之后，煙道的阻力必然隨之增加。一般地，引風(fēng)機(jī)的裕量都不大，所以，為了鍋爐的正常運(yùn)行，不影響鍋爐的負(fù)荷，還要保證低壓省煤器的正常工作，必須控制阻力。事實(shí)上，控制阻力的方法就是盡量減少換熱管的排數(shù)。而減少換熱管的排數(shù)的基本方法就是強(qiáng)化傳熱元件的采用。二、關(guān)于鎳鉻滲層零隙阻高溫釬焊翅片管鎳鉻滲層零隙阻高溫釬焊翅片管的制作工藝有別于高頻焊翅片管和鍍層管。這種技術(shù)是利用高溫釬焊技術(shù)，在釬焊爐內(nèi)，將噴涂在翅片管上的鎳鉻金屬粉熔化，依靠高溫滲透作用，使得這

8、一層鎳鉻金屬層與換熱管的母管與翅片成為固溶體，緊密結(jié)合在一起。它的基本特征有：1 表面光滑通過(guò)高溫滲層，翅片管表面均勻地覆蓋一層鎳鉻金屬層，光滑，光亮。如圖1所示。這一光滑的滲層對(duì)于減輕積灰起到了正面作用。圖1 鎳鉻滲層零隙阻高溫釬焊翅片管2 耐磨損（1） 表面硬度高實(shí)驗(yàn)表明，管子采用鎳鉻滲層工藝，可在管子表面形成0.1-0.15mm的鎳鉻滲層，提高了管子的表面硬度，硬度達(dá)到HRC45，是普通鋼的3-4倍。顯然，表面硬度的提高，對(duì)于防止磨損至關(guān)重要。（2）單位時(shí)間單位表面積的磨損量小同時(shí)鎳鉻滲層零隙阻高溫釬焊翅片管和高頻焊翅片管的工業(yè)耐磨試驗(yàn)證明，前一種翅片管的耐磨性明顯優(yōu)于后者。圖2給出了鎳

9、鉻滲層翅片管與高頻焊翅片管的單位表面積的磨損量比較。在鎳基滲層被磨穿以前，鎳基滲層管的磨損量比高頻焊翅片管的小，高風(fēng)速時(shí)約小520，低風(fēng)速時(shí)約小550。這主要是由于鎳基滲層管圖2 磨損量比較表面的鎳基滲層的硬度比高頻焊翅片管材料的硬度高許多倍，從而提高了鎳基滲層管的抗磨能力。值得說(shuō)明的是，一旦鎳基滲層被磨穿，在同等磨損條件下，鎳基滲層管的磨損量與高頻焊管的相近。（3）表面有氧化層高溫釬焊工藝，使得翅片管表面存在一層鈍化層，在高溫?zé)煔猸h(huán)境下也不會(huì)產(chǎn)生氧化層。而該氧化層的存在可以增加磨損速度。其他管子由于沒(méi)有這一層鈍化層，在高溫下運(yùn)行時(shí)，極易產(chǎn)生氧化層，所以耐磨損性能下降。 3耐腐蝕 由于表面的鎳

10、鉻金屬滲層，再加上高溫釬焊工藝形成的鈍化層，使得該管子的耐腐蝕性得到極大地提高。武漢材料研究所的實(shí)驗(yàn)表明鎳鉻滲層零隙阻高溫釬焊翅片管在硫酸環(huán)境下是普通碳鋼管的100倍，在堿環(huán)境下耐腐蝕性是普通碳鋼管的90倍。因此鎳鉻滲層零隙阻高溫釬焊翅片管具有極強(qiáng)的耐腐蝕性，特別適用于煙道內(nèi)的防治低溫腐蝕。4 翅片與管子母體的接觸熱阻為零高溫釬焊工藝可以保證焊料添滿翅片和基管之間的縫隙，翅片與管子母體的接觸熱阻為零。這樣就可以加大整體的換熱系數(shù)。因此在有限的煙道空間內(nèi)，可以布置更多的受熱面，可以減少換熱器的幾何尺寸，可以降低換熱器的阻力。5關(guān)鍵技術(shù)2）設(shè)計(jì)合適的煙速，利用煙氣的自吹灰能力清除管壁積灰。3）螺旋

11、翅片貼壁灰濃度小于平均灰濃度，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可減輕換熱管上的積灰。4）本方案采用了防止低溫腐蝕的技術(shù)措施，可以有效保證大部分受熱面金屬壁溫處于煙氣露點(diǎn)之上，避免“結(jié)露”現(xiàn)象的發(fā)生，從而避免了濕管壁粘灰現(xiàn)象的出現(xiàn)，可防止積灰的出現(xiàn)。5）從投運(yùn)低壓省煤器客戶反饋信息看，受熱面表面有一層浮灰，不會(huì)連續(xù)累計(jì)增加，不會(huì)影響受熱面的正常換熱。防止磨損采取的技術(shù)措施；本設(shè)計(jì)方案考慮到本廠燃用煤的煤質(zhì)條件，尤其是灰分特別大，設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮受熱面的磨損問(wèn)題。結(jié)合我們多項(xiàng)防止磨損的成功設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，為了防止或減輕受熱面磨損，采取了如下技術(shù)措施：1) 受熱面換熱管采用鎳基滲層零隙阻釬焊螺旋翅片管，這種換熱管基管

12、與翅片表面滲有含鎳、鉻和磷的合金，極大提高了管子表面硬度和耐磨性，實(shí)驗(yàn)表明，鎳基滲層零隙阻釬焊螺旋翅片管的維氏硬度為普通管的2-3倍。2) 采用大管徑、厚壁管，由于磨損速度反比于管徑的一次方，加之壁厚增大，可有效減輕受熱面的磨損；3) 螺旋翅片起到抑制貼壁流速的作用，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可延長(zhǎng)低壓省煤器的磨損壽命；4) 煙道內(nèi)部的煙氣動(dòng)力場(chǎng)均經(jīng)過(guò)數(shù)值計(jì)算和優(yōu)化處理，防止煙氣偏流的發(fā)生；5) 設(shè)計(jì)上避免出現(xiàn)煙氣走廊、煙氣偏流、局部漩渦；6) 在所有彎頭、煙氣走廊部分，設(shè)計(jì)安裝防磨設(shè)施。（4）防止低溫腐蝕采取的技術(shù)措施本設(shè)計(jì)方案考慮到本廠燃用煤的硫分最高達(dá)到0.3%，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)考慮受熱面的結(jié)露腐蝕問(wèn)題。

13、為了控制受熱面管子壁溫，防止或減輕受熱面腐蝕，采取了如下技術(shù)措施：受熱面管壁溫度可調(diào)，設(shè)計(jì)中合理選取受熱面的進(jìn)水溫度及水流量，控制受熱面金屬壁溫在煙氣酸露點(diǎn)以上，不會(huì)發(fā)生受熱面低溫腐蝕。（5）設(shè)計(jì)有受熱面泄露監(jiān)控報(bào)警裝置 （6）保證事故快速處理的技術(shù)措施本設(shè)計(jì)受熱面分為六組，每組有獨(dú)立的進(jìn)出水分集箱，運(yùn)行中若某一局部出現(xiàn)問(wèn)題，可將此位置所處的受熱面組斷水解列，而其余各組受熱面仍可正常運(yùn)行。（7）采用進(jìn)水溫度與排煙溫度自動(dòng)控制技術(shù)本方案綜合利用自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)，量化各種復(fù)雜多變的運(yùn)行因素的影響，實(shí)現(xiàn)低壓省煤器進(jìn)水溫度與排煙溫度的自動(dòng)控制。6低溫省煤器系統(tǒng)防低溫腐蝕說(shuō)明低溫省煤器是用來(lái)回收鍋爐

14、排煙余熱的節(jié)能裝置，運(yùn)行時(shí)，其煙氣溫度、進(jìn)口水溫都較低，容易出現(xiàn)煙氣結(jié)露，發(fā)生低溫腐蝕。為此，應(yīng)該從設(shè)計(jì)熱力參數(shù)、結(jié)構(gòu)、選材等方面采取措施，避免低溫腐蝕。4.1設(shè)計(jì)方面一般說(shuō)來(lái)，只要保證低溫受熱面金屬壁溫高出煙氣酸露點(diǎn)溫度10左右，就能避免產(chǎn)生低溫腐蝕，堵灰也將得到改善。根據(jù)這個(gè)原理在熱力系統(tǒng)上選擇一個(gè)比煙氣酸露點(diǎn)溫度高10左右的地點(diǎn)，作為余熱換熱器進(jìn)水的水源引出點(diǎn)。由于余熱換熱器水側(cè)放熱系數(shù)遠(yuǎn)較煙氣側(cè)大，因而其冷端金屬壁溫與進(jìn)水溫度接近。所以，選擇換熱器的最低壁溫超過(guò)煙氣露點(diǎn)溫度10左右，從而達(dá)到防止換熱器腐蝕和堵灰的目的。這種熱力防腐方法的優(yōu)點(diǎn)是防腐效果較佳，缺點(diǎn)是要求進(jìn)水溫度比較高，換熱

15、器的平均換熱溫差將很小，導(dǎo)致?lián)Q熱面積非常大，設(shè)備很重，投資巨大，目前通用低溫省煤器采用另一種理論有限腐蝕速度的余熱換熱器系統(tǒng)，進(jìn)行設(shè)計(jì)。順著煙氣流向，當(dāng)受熱面壁溫達(dá)到露點(diǎn)，硫酸蒸氣開(kāi)始凝結(jié)，此時(shí)雖壁溫較高，但凝結(jié)酸量較少，且酸濃度亦高，故腐蝕速度較低。隨著壁溫降低，硫酸凝結(jié)量逐漸增多，濃度卻降低，腐蝕速度不斷加大，一般到壁溫在低于煙氣露點(diǎn)2040時(shí)，腐蝕速度最大，隨著壁溫繼續(xù)降低，凝結(jié)酸量減少，硫酸濃度也降至較弱腐蝕濃度區(qū)，此時(shí)腐蝕速度減小，但當(dāng)壁溫降至水露點(diǎn)時(shí)，管壁上的凝結(jié)水膜會(huì)同煙氣中的SO2化合，生成H2SO3，產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕，腐蝕又加重。因此在低溫腐蝕的情況下，金屬有兩個(gè)嚴(yán)重腐蝕區(qū)，為

16、防止鍋爐受熱面產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，必須避開(kāi)這兩個(gè)嚴(yán)重腐蝕區(qū)，將煙氣余熱回收裝置的防腐移向兩個(gè)嚴(yán)重腐蝕區(qū)域中間的低腐蝕區(qū)域。就是說(shuō)把煙氣余熱回收裝置置于高出煙氣中水蒸汽飽和溫度25區(qū)間（前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)推薦的金屬壁溫最小值，與歐美的推薦值接近）。金屬壁溫在這個(gè)區(qū)間的腐蝕速度0.2毫米/年，這是可以接受的腐蝕速度。欲保持換熱器的金屬壁溫在此有限腐蝕區(qū)域，所需的換熱器進(jìn)水溫度，在機(jī)組的熱力系統(tǒng)中都能找到，易實(shí)現(xiàn)（詳見(jiàn)圖）。圖 管壁溫度與腐蝕速率關(guān)系本項(xiàng)目按兩路冷凝水引入方式運(yùn)行，并設(shè)有壁溫?zé)犭娕?。在鍋爐低負(fù)荷或啟停過(guò)程，檢測(cè)到管子運(yùn)行壁溫較低時(shí)，換熱器可以切換至入口水溫較高的運(yùn)行方式。4.2 煙氣露點(diǎn)溫度根據(jù)蘇

17、聯(lián)1973年鍋爐熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，煙氣露點(diǎn)溫度計(jì)算公式：tld,tsl-煙氣露點(diǎn)和水露點(diǎn)溫度，Sar,zs,Aar,zs-煤的收到基折算硫分和折算灰分，afh-飛灰占燃料灰分的份額，對(duì)煤粉爐，取0.85；按本工程按照燒煤質(zhì)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)煤：含硫量0.13%，灰分含量28.1%，水分含量8.88%，數(shù)據(jù)單位轉(zhuǎn)換后代入公式，計(jì)算得到煙氣酸露點(diǎn)溫度為71，水露點(diǎn)溫度為45。校核煤：含硫量0.12%，灰分含量34.02%，水分含量12.35%，數(shù)據(jù)單位轉(zhuǎn)換后代入公式，計(jì)算得到煙氣酸露點(diǎn)溫度為78，水露點(diǎn)溫度為51。最差煤質(zhì)：含硫量0.3%，灰分含量28.1%，水分含量6.88%，數(shù)據(jù)單位轉(zhuǎn)換后代入公式，計(jì)算得

18、到煙氣酸露點(diǎn)溫度為79，水露點(diǎn)溫度為48。7、自動(dòng)控制自動(dòng)控制投用前，低壓省煤器啟動(dòng)步驟1）低省內(nèi)無(wú)水時(shí)，啟動(dòng)方式：?jiǎn)?dòng)前閥門(mén)狀態(tài)：主管路手動(dòng)閥和低省本體的流量分控手動(dòng)閥全部開(kāi)啟，系統(tǒng)放氣門(mén)打開(kāi)，放水閥關(guān)閉。所有電動(dòng)閥關(guān)閉，系統(tǒng)具有電動(dòng)閥閥位顯示功能。排氣：微開(kāi)低溫進(jìn)水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥6，約5%開(kāi)度，給低省本體及管路供水排氣，直至排氣口有水流出； 建立水循環(huán)：待運(yùn)行人員將排氣口關(guān)閉后，緩慢開(kāi)啟低省低溫出口電調(diào)閥6，10%開(kāi)度，建立水循環(huán)；2）低省內(nèi)有水時(shí)，啟動(dòng)方式：?jiǎn)?dòng)前閥門(mén)狀態(tài)：主管路手動(dòng)閥和低省本體的流量分控手動(dòng)閥全部關(guān)閉，系統(tǒng)放氣門(mén)打開(kāi)，放水閥關(guān)閉。所有電動(dòng)閥關(guān)閉，系統(tǒng)具有電動(dòng)閥閥位顯示功能。手動(dòng)閥操作：打開(kāi)主管路手動(dòng)調(diào)節(jié)閥和低省本體的流量分控手動(dòng)閥。排氣：微開(kāi)低溫進(jìn)水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，約5%開(kāi)度，給低省本體及管路供水排氣，直至排氣口有水流出；建立水循環(huán)：待運(yùn)行人員將排氣口關(guān)閉后，緩慢開(kāi)啟低省低溫出口電調(diào)閥，10%開(kāi)度，建立水循環(huán)。3、自動(dòng)控制系統(tǒng)邏輯1）進(jìn)口水溫調(diào)節(jié)：全開(kāi)低省高溫進(jìn)水電動(dòng)截止閥7，調(diào)節(jié)低溫進(jìn)水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥6，直至滿足供水溫度要求，供水溫度要求參見(jiàn)