低温省煤器泄漏的原因及对策

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  江苏镇江发电有限公司三期(2×630MW机组)在2013年进行了电除器的改造,并在电除尘器入口加装低温省煤器装置,自投入运行以来,经常发生泄漏,通过历次的检修发现,主要为磨损导致承压管壁减薄所致,其次为低温省煤器设计安装时流场设计不合理存在烟气走廊使磨损加剧。然后分析了影响低温省煤器磨损加剧的几种主要因素,一是烟气流场不均匀引起的局部严重吹损;二是管材质量的影响;三是飞灰浓度的影响;四是烟气流速的影响。同时提出了减轻和防止低温省煤器磨损引起泄漏的方法和途径。

  为满足GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》中重点地区烟气污染物排放限值的要求,江苏镇江发电有限公司三期(2×630MW机组)在2013年进行了电除器的改造,并在电除尘器入口加装低温省煤器装置,以提高电除尘器除尘效率,同时还可通过余热利用,提高机组热效率,节能降耗。自设备投入运行以来,多次发生泄漏故障,严重时直接影响电除尘安全稳定运行。根据设计要求,低温省煤器的换热管组无泄漏运行时间不低于50000h,检修间隔与机组的检修间隔时间一致,即1.5年一次小修,6年一次大修,满负荷时降低发电煤耗不低于2.5g/kwh。当内部发生泄漏时,除停炉情况否则无法进入烟道进行检修,只能采取隔离措施,如不能判断具体位置只能隔离多个甚至整体隔离,致使该设备整体退出运行,设备利用率较低。每减少一次泄漏,一年大约可以节约费用约50万元,因此研究低温省煤器泄漏原因并找出相关对策十分重要。

  火力发电厂消耗我国煤炭总产量的50%,其排烟损失是锅炉运行中最重要的一项热损失,约为5%--12%,占锅炉热损失的60%--70%。一般情况下,排烟温度每升高10-20℃,排烟热损失增加0.6%-1.0%。合理降低锅炉排烟温度对节约燃料和降低污染具有重要的实际意义。

  近年来锅炉余热回收利用,降低排烟温度类的锅炉技术改造较多。低温省煤器及扩展表面强化换热技术用于锅炉尾部受热面改造已经成功应用于国内外多家电厂锅炉的节能改造,在理论上也己发展到结构系统优化的阶段。具体方案为:凝结水在低温省煤器内吸收排烟热量,降低排烟温度,自身被加热、升高温度后再返回汽轮机低压加热器系统,代替部分低压加热器的作用。低温省煤器的传热温差低,因此换热面积大,占地空间也较大,在考虑各种因素条件下,其安装位置大致分为三种:一是在除尘器的进口;二是在脱硫吸收塔的进口;三是烟囱入口。由于其应用广泛,技术成熟,国家能源局将其列入《燃煤电厂综合升级改造节能降耗技术、产品推荐目录》。

  江苏镇江发电有限公司三期(2×630MW机组)低温省煤器采取的是受热面整体布置于空气预热器与除尘器之间的方案,并联入原回热系统,安装于空气预热器与除尘器之间的四个水平烟道内,如下图

  低温省煤器内凝结水与烟气换热呈逆流布置,一方面可大大提高烟气调温装置的传热系数;另一方面,可使排烟温度的降低不受介质出口水温的限制,最大限度地降低排烟温度。受热面采用顺列H型翅片管逆流分组式的布置,每个受热面布置若干个换热管箱,每组管箱的进出口安装手动阀门,可实现单组管箱的切除与投运,大大提高了系统的可靠性。如下图,

  通过历次的停炉检查发现,除刚刚安装后的两次管材质量问题以外,泄漏点基本都是磨损减薄导致。多出现在迎风面假管后面第一根,翅片根部,磨损部位较为集中。典型图片如下图,

  整体上考虑,烟气从空预器出口至低温省煤器入口,通过导流板分配,由于导流板设计不合理,导致烟气分配不均形成烟气走廊,造成局部冲刷剧烈;局部流速过高或者烟尘含量过高同样会导致局部磨损减薄超标。此情况由图三可以看出。

  局部上分析,同样由于导流板设计不合理,导致低温省煤器迎风面第一组模块的烟气进入角度不是垂直状态,在通过受热面管道翅片时形成撞击产生涡流,对换热管束翅片根部冲刷加强,导致根部磨损严重。此情况从图四可以很好得到证明。

  低温省煤器受热面管束质量,直接影响到设备的安全经济运行。安装初期的两次泄漏,经过分析为原材料存在质量缺陷,导致制造出来的换热模块存在问题。

  由于煤炭资源的不可再生性,优质煤种越来越少,煤炭价格也随之增长,入炉煤质越来越差,灰分也越来越高。原锅炉设计煤种灰分为10.26%,常用的煤种成分中灰分范围大概为10%-24%,烟气飞灰浓度的增加必然导致低温省煤器换热管束的磨损加剧。

  受热面金属表面的磨损正比于飞灰颗粒的动能和撞击次数。飞灰颗粒的动能和速度的平方成正比,而撞击次数同速度的一次方成正比,管子金属面的磨损就同烟气速度的三次方呈正比例。烟气流速直接影响低温省煤器模块的换热系数,流速增加,换热效果提高,同时增加的还有风机电耗,加速了模块管束的磨损;流速降低,换热效果降低,模块管束吸附的灰粒无法被带走,可能导致积灰严重,造成模块堵塞,影响锅炉安全运行。

  利用基于CFD仿真分析技术对低温省煤器入口烟气流场进行数值模拟得出合理的导流板结构和数量,在满足参数指标的前提下,导流板的数量尽可能减少。

  此外,加强SCR喷氨优化调节,定期空预器、低温省煤器吹灰,防止发生局部烟道堵塞时,烟气偏流向未堵塞侧烟速提高,造成单侧局部磨损。

  c.具备条件情况下,投入运行前进行水压试验检查。为了便于检查,可在合适位置安装外接打压装置接口。

  另外,利用每次停炉检修机会,除打压检查外,还进入内部对迎风面换热管束最可能磨损的第一、第二排进行全面的检查和记录(厚度测量),进行统计分析;对于减薄的管束进行必要的处理,如,磨损处打磨堆焊,跳管临时处理(管排数量设计时有余量)等,待机组大小修时集中处理。

  适当减少入炉煤的灰分,提高煤种掺配科学性,加强运行参数调整操作的合理性、及时性,都将使得锅炉所有受热面、风机叶片的磨损和故障率都将减少,设备寿命得到提高。

  b.将假管由光管更换为带有H型翅片的管材,有到一定的导流、均流优化作用,进一步受热管束的磨损。

  本文针对江苏镇江发电有限公司三期(2×630MW机组)低温省煤器泄露的原因进行分析,经过不断的探索研究,取得了显著的效果。证明上述的措施是切实可行的,能有效减少低温省煤器泄漏,对同类型机组有一定的参考价值。



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