锅炉受热面的磨损

特种设备管理 2018-02-28 17:37:54
  一、飞灰磨损的机理 
   
  携带有灰粒和未完全燃烧的燃料颗粒的高速烟气通过受热面时,粒子对受热面的每次撞击都会剥离掉极微小的金属,从而逐渐将受热面管子变薄,烟速越高,灰粒对管壁的撞击力就越大,烟气携带的灰粒越多,撞击的次数就越多,其结果都将加速受热面的磨损。每次撞击磨损可分为两种形式,即冲击磨损和磨擦磨损,固体排渣炉中,当煤中的灰份较大时(收到基灰份大于30%)和烟气流速较高时,会使受热面受到严重的磨损。当烟温降低,灰粒硬化且由于气流转弯处飞灰浓度和速度不均,使局部受热面磨损加剧,长时间受磨损而变薄的管壁,由于强度降低造成管子泄漏。受热面飞灰磨损泄漏、爆管有明显的宏观特征,管壁减薄,外表光滑。运行中发生严重泄漏时,可发现为两侧烟温偏差,不及时停炉处理,往往会加大泄漏范围,并且会殃及其它受热面的安全。 
   
  二、磨损原因分析 
   
  (一)烟气中的飞灰浓度。飞灰浓度是指单位时间内冲击到金属表面的飞灰颗粒量,飞灰速度越大,飞灰浓度越高,飞灰颗粒的冲击作用和切削作用使金属表面受到磨损越严重,燃用含灰量较大的煤种灰尘增加,燃煤量也增加,必然导致受热面管磨损加快,受热面管寿命减少。 
  (二)飞灰磨损性系数。飞灰磨损性系数与煤灰的磨损性和管束的布置方式有关。管子的布置方式,如错列、顺列;横向、纵向;斜向节距均对磨损有影响,在错列管束中,横向节距S1/d=2.9时,出现各排管子的磨损最大值。合理的S1/d宜大于4,对于同一S1/d,如增加纵向节距S2/d,可使斜向节距S3/d增加,烟气扰动减弱,磨损也减弱。 
  (三)烟气的流动。流动着的飞灰颗粒的动能,它与飞灰颗粒的大小成正比,与飞灰颗粒的速度成正比,即飞灰颗粒越大,速度越高,动能也越大。在燃料种类和冲刷受热面相同的情况下,烟气速度越大,磨损量越大。甚至是成多倍的磨损量增加,因此烟气的流速对受热面的磨损起决定性的作用。在烟气流速较低时,极易造成大量的未燃尽的可燃物沉积的及受热面积灰。 
  (四)灰粒的大小、形状、软硬、灰溶点大小等对磨损均有影响。飞灰颗粒越大,撞击的可能性越大,磨损也越大,其次,具有足够硬度和锐利棱角的颗粒要比球形颗粒更严重些。灰粒磨损性能主要决定于灰中SIO的含量,当其含量越过60%时,磨损显著加重。 
  (五)与管子的布置与结构有关。含灰气流在流动过程中,灰粒速度一般小于烟气流速。在管束四周与烟道的间隙中,即所谓的烟气走廊中,由于阻力较小,烟气加速,灰粒也随之加速,增加了设备的磨损。在靠近墙壁的管子弯头部分、人孔门部分,由于这些部位缝隙较大,烟速较高而形成严重的局部磨损。当烟气经水平对流烟道转入下行尾部烟道时,由于气流转弯,飞灰被抛向后墙附近,使这里的飞灰度增高,因而此位置的管子受到磨损较重,乌海热电厂的尾部两侧水冷壁的人孔弯管,中隔墙的上悬吊管,磨损最重,因为此处烟气转弯烟速较大,增加磨损较大。 
  (六)其它因素。除以上因素外,燃料的灰分,炉型、燃烧方式、烟道形状、局部飞灰浓度、管径等等对磨损均有影响。燃用高灰分、低发热量的劣质煤,更会发生严重磨损。 
  造成严重飞灰磨损的原因还有设计结构、安装、检修的不足都可能导致磨损加剧。位于尾部烟气走廊的省煤器、再热器弯头,过热器下弯头,悬吊管及管卡附近的边排管和穿墙管部位是飞灰磨损较为严重的部位,特别是在省煤器区,烟温较低,灰粒较硬,磨损更为突出。喷燃器、三次风喷嘴附近水冷壁等处。吹灰器所吹的受热面管,都是较为严重磨损部位。在安装、检修过程中,如果受热面管未固定牢或管子受热变形,管排就会发生振动并与管卡发生碰撞磨损,安装管排间距不均匀,间距不符合设计尺寸,造成机械磨损而泄漏。 
   
  三、防止飞灰对受热面磨损的措施 
   
  (一)燃料方面措施。加强运行管理,燃料必须保证质量,尽可能符合锅炉设计煤种,为稳定燃烧提供物质基础。燃煤中灰分越高,烟气中的灰分越高,燃煤的相应发热量越低,必燃导致单位时间内燃煤量增大,致使烟气中的飞灰浓度进一步增加,磨损速度加剧,所以,我们必须从平衡和比较燃料煤费用和降低检修费用、制粉费用,减少输灰费用方法入手,尽可能选用灰量低的燃煤节约生产成本。 
  (二)运行方面措施。 
  1.运行人员应了解近期锅炉煤质情况,及时做好燃料的调整,保证最佳的过量空气系数和减少漏风,合理配风和防止炉内气流偏斜,注意控制煤粉细度,降低炉膛出口扭转残余和烟温偏差,减少热偏差,防止炉内火焰偏斜,注意炉膛出口温度偏高,避免积灰和过热器、再热器表面金属发生过热。保证燃烧完全,火焰均匀充满度好,要加强对受热面的吹灰,可以有效减轻各受热面的结焦和积灰,增强了传热,可以适当减少燃料,降低烟速,减轻磨损。 
  2.烟气流速的提高,在传热温差一定的情况,可提高对流放热系数,可降低生产成本,按设计选用合理的烟气流速,根据实际情况、根据不同的煤种,认真分析,利用控制风门开度,采用合理的经济的烟气流速。对受热面的磨损影响很大。 
  (三)检修方面采取措施 
  1.建立防磨防爆制度。加强设备维护制度管理,建立健全锅炉防磨防爆制度,在锅炉大、中、小修每次停炉,对受热面磨损、管外腐蚀、胀粗和撕裂等情况做定期有计划的检查,防患于未然,保证锅炉长周期运行。 
  2.防止烟气走廊的产生。防止受热面中产生局部过高的浓度,防止形成局部的烟气走廊,应保持受热面的横向节距均匀,防止受热面局部堵灰,受热面管弯头与炉墙之间和管弯头之间的间隙越大,则局部烟速超过平均烟速越多,越容易形成烟气走廊,在保证受热面膨胀间隙的前提下,尽量减小烟气走廊的间隙。另外还应增加合适的阻流板,以减少局部流速,乌海热电厂在尾部竖井两侧为避免形成烟气走廊,而增加阻流板,避免了磨损严重的现象。 
  3.在局部磨损较重的部位加装防磨盖板。受热面的磨损总是带有局部性,所以在容易引起磨损的部位,装设各种型号的防磨装置。对于受磨损严重的弯头部位可加装集中的防磨板,或在省煤器的弯头和直段部分加装半圆型防磨罩。为了消除省煤器弯头和炉膛之间烟气走廊还可加设多孔防流板,乌海热电厂的烟气支撑磨损特别厉害,在原支撑管上加装角支撑,进行导流和加装防磨套管等。 
  4.采用合理的受热面结构布置。燃用多灰燃料时,采用顺列布置和较大管径可减轻磨损,对于错列的管束,宜使S1/d>4。采用膜式省煤器,可以较低的烟速得到较高的传热率。 
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