锅炉省煤器频繁泄漏原因分析与对策

某电厂2台1205 t/h采用日本三菱重工制造的MB-FRR1205-17.36/541/541型强制循环汽包型锅炉，锅炉本体结构呈Π型，燃烧器采用四角双切圆直流煤粉垂直浓淡燃烧器。省煤器布置在一级过热器下方尾部烟道竖井内，为顺列、逆流、非沸腾式、蛇形管省煤器，设计烟气速度7.2m/s。蛇形管省煤器分高温、低温两段，由外螺旋鳍片管和少量光管组成，光管主要布置在管屏两端和每屏第一根，共110排，每排3管圈，总330根，总重量为236t。省煤器管的规格为：Φ45×4.4(实际壁厚在4.9～5㎜)，材料为SA210-C，鳍片厚度为1.4㎜，高度为19㎜，间距为12.7㎜，螺旋角5.1°。

 在高温、低温省煤器蛇形管排沿烟道四周均布置有导流板以防止烟气走廊，在靠近左右两侧墙的第一至四管屏沿高度方向第2、3、4根管的迎火面布置有防磨瓦，考虑到Π型布置锅炉的烟气流动特点，在靠近烟道前后墙的第1排管的迎火面上布置有防磨瓦。

从2006年3月到2007年5月，两台锅炉省煤器共发生5次泄漏，其中4次发生在高温段，4次发生在螺旋鳍片的根部。主要有以下几个特点：             

（1）泄漏点主要分布在距炉墙或吊板约700～900mm处；

（2）泄漏管段主要分布在各管屏的第3～6根；

（3）泄漏点均分布在螺旋鳍片管的鳍片根部；

（4）泄漏点主要分布在鳍片管与光管交界处附近。

2.1  2006年3月11日＃1锅炉40m标高处省煤器高温段，从炉左向炉右计第66屏,从上向下数第6根,距离炉后墙约700mm处，螺旋鳍片管的鳍片根部发生泄漏，见图1。

 2.2  2006年5月10日＃2锅炉省煤器高温段，从炉左向炉右计第34屏，自上向下第5根，距离炉后墙约700mm处，螺旋鳍片管的鳍片根部发生泄漏。 

2.3  2006年11月5日＃1锅炉省煤器高温段，从炉左向炉右计第46屏，自上向下第6根，距炉后墙约700mm处，螺旋鳍片管鳍片根部泄漏。

2.4  2007年3月21日#2锅炉40m标高省煤器高温段，距炉后墙约4m（距吊板约900mm），从炉左向炉右计第106屏，从上向下数第3根管的螺旋鳍片根部发生泄漏。

2.5  2007年05月22日＃1锅炉省煤器低温段，距炉前墙约4.2m（距吊板约700mm），从炉左向炉右数第8排自上向下第3根管螺旋鳍片根部发生泄漏。

3.1 燃用煤种发热量较设计值偏低

该锅炉原设计煤种收到基灰分为30.88%，而近年来实际燃煤收到基灰分均在41.68%以上，满负荷的燃煤量设计为140t/h，而实际在187 t/h以上。燃煤量的变化造成烟气中灰浓度增大、灰粒变硬等，导致省煤器平均磨损量增大^[1]。同样为三菱机组的另一电厂，锅炉结构与该厂基本相同，省煤器结构与该厂完全一样，其设计煤种收到基灰分为19.77%，实际运行为10.98%，目前已运行超过10年，一直未发生省煤器磨损泄漏。可见，当燃用煤种的发热量比设计值偏低时，会加快省煤器的磨损速度。

3.2 制造加工不良

  该锅炉省煤器主要是外螺旋鳍片管，外螺旋鳍片管是由整条钢带竖向缠绕、高频焊接而成，钢带宽19mm、厚1.4mm，鳍片间距12.7mm。绕制过程在内圆弧形成约10mm等距的波纹皱褶，该种结构使烟气流冲刷后在波纹皱褶突出处易形成涡流，引起省煤器鳍片根部烟气局部烟速剧增，而磨损与烟气流速的3.3次方成正比，导致局部磨损速度加快，形成小的坑点，见图2，尤其在鳍片管与光管交界处更为严重。 

3.3 结构布置

 省煤器蛇形管排每5～6屏形成一组，每组通过三个吊板悬挂在管排上方的省煤器中间联箱上，高温、低温省煤器上下方均布置有导流板，这些联箱、导流板均对烟气流及灰粒有导向和抛洒作用，烟气进入管排后又要再次对导流板、联箱下部进行回流，这种烟气的多次扰动，加快了省煤器局部磨损的速度。

3.4 检修不规范

 省煤器管排泄漏后，检修人员对烟道前后墙等重点部位进行拉开管屏检查、更换等许多工作，在拉屏检修过程中，造成部分管屏错排、偏斜、个管出列等永久性缺陷，不易完全修复，加剧了管屏的磨损。

 根据上述分析，该锅炉省煤器由于燃用煤质的热量偏低、设备制造工艺较差等原因造成磨损严重。经过调研决定将螺旋鳍片省煤器改造为H型片管省煤器，并分别于2008年3月和2009年3月实施。

 H型鳍片省煤器管的规格为Φ45×5，材料为SA210-C，总排数和原来的排数不变即110排，顺列布置，横向间距130.5㎜，纵向间距110㎜，鳍片间距#1和#2炉分别为20和18㎜，鳍片高度25㎜，鳍片厚度3㎜，纵向排数30排。

 由于鳍片高度由原来的19㎜增加到25㎜，鳍片厚度由1.4㎜增加到3㎜，总管排数不变，管排为顺列布置，所以#1和#2炉总重量由原来的236t分别提高到393.42t和418.75t，烟气速度由7.2m/s分别分别提高到8.13m/s和8.24m/s。

另外，对于省煤器前后墙附近，采用导流板与密封板相结合的防磨措施，并对导流板开孔，孔的位置距离管屏500mm，孔的大小约占流通面积的1/3，并在管屏弯头迎火面增加防磨瓦。

 #1省煤器改造完成后，在机组启动初期满负荷运行时，由于省煤器受热面干净，省煤器进出口烟温降较改造前降低27℃左右，其后随着省煤器受热面结灰的逐渐增多烟温降逐渐减小，运行十天后结灰状况处于平衡状态，烟温降比改造前降低3℃左右。#2省煤器改造完成后，烟温降规律与#1炉相同，在机组启动初期满负荷运行时，省煤器进出口烟温降较改造前降低37℃左右，其后也是逐渐减小，运行十天后，比改造前降低18℃左右。

 机组检修期间对H型省煤器检查发现，省煤器管排积灰从上至下，连成一片，但鳍片间没有积灰，见图3。

图3  H型鳍片管省煤器积灰情况

 截止目前，#1锅炉省煤器已经改造完成运行4年，没有发生泄漏现象。2011年4月对其进行拉屏检查，没有发现明显磨损现象。

 该电厂螺旋鳍片管省煤器频繁泄漏是由于燃用煤种发热量较设计值偏低、制造加工不良等原因造成。经调研分析选用了H型鳍片管省煤器进行改造。为了适应劣质煤种省煤器长期的安全运行及较高的烟温降，选择了顺列布置及较高的鳍片厚度和高度。

对于顺列布置的H型鳍片管省煤器，其传热性能要比螺旋鳍片管省煤器差。螺旋鳍片管省煤器结灰很少，顺列布置的H型鳍片管省煤器管排上下存在结灰现象。H型鳍片管的防磨性能较螺旋鳍片要好。