1、简介
锅炉低压省煤器,又名低温省煤器或烟气余热利用:包括省煤器管屏、换热管束、进口集箱、出口集箱,其特征在于进口集箱通过管道与低压回热系统的加热器连接,出口集箱通过管道连接除氧器,低压省煤器安装在锅炉空气预热器出口的尾部烟道上。
低压省煤器安装在锅炉空气预热器出口的尾部烟道上由管束、进口联箱、出口联箱组成。管束采用了翅片式改性管结构,管子基管和翅片表面进行改性处理。利用低压回热加热系统中的凝结水,并且可以进行高温和低温切换,出水引入除氧器。降低锅炉排烟温度,提高发电厂循环热效率。
2、产品特点:
1)采用H型鳍片管作为换热元件,传热效率高,结构紧凑,积灰少,防磨性能好、整体钢性好强等特点,排除余热回收效果好。
2)烟气进口采用西安交通大学专利设计制造,进烟均匀,有效减少磨损。
3)与烟气接触部件低温段采用耐硫酸腐蚀钢制造,进烟均匀,有效减小磨损
4)高温段和低温段之间留有检修和维护间隙(一般800-900mm),为检修提供便利;
5)模块化设计方法,安装方便可靠,操作简单,效率高;
3、产品优势:
(1)可靠性。所有设计参数的选定首先考虑机组运行可靠。
(2)经济性。在运行可靠的前提下,尽可能增大换热温差,减少换热面的体积和重量,减少设备投资。在技术经济比较的基础上,合理设计烟温的降低值为不低于20℃。如果过度降低烟气温度,除风机压头裕量的限制之外,单位烟温降的节能量将迅速下降,投资回收期亦将大大延长。
(3)合理优化。争取回收热量的能级最高。通过锅炉系统与汽轮机系统合理耦合,合理优化低温省煤器取水、回水点的位置达到。
(4)安全。合理控制受热面金属壁温,避开烟气露点。这是保证受热面不泄漏的前提条件,所有方案必须首先满足这一条件。采用H型作为换热原件,传热效率高,结构紧凑,积灰少、防磨性能好、整体钢性强等特点,排烟余热回收效果好。高温段和低温段之间留有检修和维护间隙(一般500~600mm),为检修提供便利。与烟气接触部件低温段采用耐硫酸腐蚀钢制造,保证整机运行寿命≥10年。烟气进口采用导流板及防磨管结构,进烟均匀,有效减小磨损。
4、增设低温省煤器需要考虑的问题
4.1受热面积灰
锅炉烟气中的灰分不仅会污染传热管表面,影响传热效率,严重时还会堵塞烟气流动通道,增加烟气流动阻力甚至影响锅炉安全运行,导致停炉清灰。干灰清理主要考虑3项措施:
(1)保证吹灰器的布置能吹到所有的管束,不留吹灰死角。
(2)设计烟气流速高于10m/s且速度相对均匀,使烟气在流动中具有一定的自清灰能力。
(3)利用低温省煤器烟气人口挡板的定时启闭,减小烟气流通总面积,增加吹灰时段的烟气流速,达到清除积灰的目的。
5、腐蚀原因分析
(1)高温硫化是指高温下金属与硫反应而导致的腐蚀,通常是指高温下金属与气体硫、有机碱发生高温硫化需要还原性氛围,在此环境中氧气分压很低,硫分分压很高,金属硫化反应的速率比氧化反应大得多,同时对大多数省煤器管屏来说,硫是一种更强烈更具腐蚀性的氧化剂,硫化腐蚀危害更大。氧化性含硫环境中,虽然也有硫化腐蚀的发生,但是腐蚀以高温氧化为主。
(2)给水品质不良。当给水除氧不完善时,进入省煤器的水在受熱后放出氧气易于附着在管内表面,造成局部的点状腐蚀或结垢。由于腐蚀产物结构疏松多孔,不能阻止腐蚀介质的侵入,使得腐蚀不断向基体金属发展,腐蚀不断加剧。随着腐蚀进行的同时,生成的腐蚀产物受到氧气的氧化重新转化成了铁的氧化物,其又可以继续与腐蚀介质发生反应。
(3)在省煤器管壁受到腐蚀后将进一步发生结焦,结焦后,由于省煤器管壁的换热效果减弱,造成余热锅炉的给水参数降低,最终导致余熱锅炉的出口参数降低,严重影响锅炉效率,
(4)进口烟气温度越高,各管排的换热量越大,烟气温度波动最大和最小时,导致的换热量最大,通过对比分析与最小的比值能达到3倍;没有腐蚀或磨损的管排换热量几乎不变,且腐蚀或磨损的换热量大大降低,幅度约为70%:腐蚀或磨损的管排数越少,该腐蚀或磨损的管排上的换热量越小,热量分配越不均匀:烟气进口温度在设计值上下波动时,可以发现最后五排管子的换热量随着波动越大而分布越均匀,但是波动值较大。
(5)从事故调查情况看,给水中的溶解氧来自三方面:热力降氧器内水温较低(70~90℃),水的除氧不彻底,锅炉给水中含有一定的溶解氧;从汽轮机回来的蒸汽凝结水进入除氧器后,因加热不足而已经淋水盘向下落的过程中变成了小雾滴,小雾滴与大气直接相通,故而又增加了凝结水中的含氧量;钠离子交换水带进除氧器中的溶解氧。这些水中的溶解氧随锅炉给水先进入低温段省煤器内,省煤器外壁受高温加热,使水中溶解氧扩散速度加快,因而加速了低温段省煤器内的化学腐蚀过程。
(6)碳钢在氢氧化钠的水溶液中产生的应力腐蚀,使金属本身产生裂纹,发生脆性断裂,大多数汽包锅炉的水冷壁和联箱是用低碳钢制造。运行时,如果在水冷壁和联箱局部位置出现游离浓碱,同时又受到拉力作用,就会产生碱脆。
4.2受热面腐蚀
研究表明,将低温省煤器置于壁温小于105℃、但比烟气中水蒸汽饱和温度高25aC的区间时,金属壁温的腐蚀速度≤0.2mm/a.这是可以接受的腐蚀速度。工作在这个金属壁温区的低温省煤器进水温度较低(一般在60—70℃),因此本文对该工程低温省煤器人口水温按65C考虑。
由于低温省煤器在酸腐蚀的工况下运行,所以选用合适且性价比高的耐腐蚀材料非常重要。根据目前国内外的设计经验,可以考虑采用的材料主要有:不锈钢、耐腐蚀的低合金碳钢,复合钢管及表面搪瓷处理的碳钢等。不锈钢材料虽然抗腐蚀性能好,但由于材料价格较高,换热系数低,因此本文对该工程低温省煤器按耐腐蚀的低合金碳钢考虑。