鍋爐省煤器泄漏原因分析及對策

某電廠一臺東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG410/9.8-6型高溫高壓鍋爐，采用懸掛JI型布置，直流燃燒器，按四角布置，煤粉懸浮切圓燃燒。1999年2月投產(chǎn)，累計運行時間約2萬多小時。
   該爐省煤器為非沸騰式，錯列布置，上下2級省煤器與空氣預(yù)熱器交叉布置。下級省煤器分4組沿豎井煙道深度和寬度方向中心線對稱布置。下級省煤器管共132片，264根，規(guī)格為32×4，管材為20G。
   2004年初，該爐曾在1個月內(nèi)連續(xù)發(fā)生4次下級省煤器磨損泄漏故障，導(dǎo)致4次被迫停爐。檢查發(fā)現(xiàn)，4次泄漏位置均在下級省煤器甲乙兩側(cè)中間U型彎頭的迎風(fēng)面處。裂紋為縱向，裂紋管壁明顯減薄，最薄處約為1 mm。對下級省煤器前后箱甲乙側(cè)下數(shù)一、二層所有U型彎管子迎風(fēng)面用測厚儀檢測發(fā)現(xiàn)，U型彎管子迎風(fēng)面均有不同程度的磨損。具體情況是，壁厚小于2.5 mm的有93根，其中壁厚小于2.0 mm的有48根，磨損情況很嚴(yán)重。
1 磨損泄漏原因分析
1.1 存在煙氣走廊
下級省煤器甲乙兩側(cè)U型彎處存在煙氣走廊，經(jīng)實際測量，甲乙兩側(cè)U型彎間距為80 mm左右，比設(shè)計值(21 mm)大，也比省煤器距前后墻距離設(shè)計值(60 mm)大。因煙氣走廊阻力較小，煙氣流速較大，經(jīng)計算，煙氣流速在下級省煤器出口比上級省煤器入口大30%～40%。由于管子金屬磨損量與煙氣流速的三次方成正比，因此，在甲乙兩側(cè)U型彎處磨損嚴(yán)重。加之在彎制彎頭時，彎頭壁厚有減薄現(xiàn)象(壁厚小于4 mm)，從而導(dǎo)致省煤器管子彎頭迎風(fēng)面處更易磨損泄漏。
1.2 實際燃料性質(zhì)及煤粉細(xì)度與設(shè)計值不同
在磨損中起主要作用的是煙氣中的那些大顆粒飛灰，且磨損程度與總灰量有關(guān)?？偦伊坑啵伊κ∶浩鞴茏拥淖矒舸螖?shù)也就愈多，磨損就愈嚴(yán)重，而且總灰量決定于燃料灰分Ay和低位發(fā)熱量Qdwy。
該爐設(shè)計煤種收到基灰分24.26%，實際燃煤應(yīng)用基灰分(Ay)約39.50%；煤粉細(xì)度(R90)設(shè)計值為22～28，實際細(xì)度(R90)在30左右，均與設(shè)計煤種有較大偏差。煤粉粗、灰分大將導(dǎo)致灰粒和未完全燃燒的燃料顆粒增多，煙氣中的飛灰濃度增高，加劇了對省煤器的磨損。
1.3 省煤器管束排列方式及安裝質(zhì)量的影響
煙氣橫向沖刷省煤器管子時，管束排列方式不同，管子受磨損情況也不一樣。錯列管束受到的磨損要比順列管束嚴(yán)重，第2排管束的磨損量要比第1排大2倍左右，且氣流自上而下流動，灰粒在重力作用下其速度可能大于煙氣速度，從而加劇了沖擊磨損程度。該爐省煤器錯列布置，并采用規(guī)格為32×4鋼管，由于小口徑管子剛性較差，管壁較薄。造成實際蛇形管排列不齊，加之安裝的原因，無法保證整齊均勻的節(jié)距和管間距，導(dǎo)致省煤器管排中出現(xiàn)煙氣走廊，使局部管壁金屬磨損嚴(yán)重。
1.4 防磨措施不完善
在下級省煤器甲乙側(cè)U型彎處，只是在最上面加裝了防磨裝置(擋風(fēng)板)，由于下級省煤器高度約為3 255 mm，上面的防磨裝置對下面U型彎處的防磨沒有作用，因此，下級省煤器下部U型彎處磨損嚴(yán)重。
1.5 燃燒工況的影響
鍋爐運行中的燃燒風(fēng)量過大會造成煙氣量加大，而使磨損速度增加。計算表明，省煤器中過量空氣系數(shù)由1.2增加到1.3時，磨損量增加25%。
1.6 其它因素
該爐容量占全廠鍋爐總?cè)萘康?0%，在供熱期間長期滿負(fù)荷運行，因而該爐省煤器管束受磨損的時間長，磨損量大。同時鍋爐存在漏風(fēng)現(xiàn)象，根據(jù)省公司標(biāo)準(zhǔn)，410 t/h鍋爐漏風(fēng)率為12%，而實際漏風(fēng)率達(dá)到20%左右，明顯偏高。運行實踐證明，當(dāng)省煤器處漏風(fēng)系數(shù)增加0.1，則會使金屬磨損量增加25%。
2 建議及對策
(1) 在該爐大修時對省煤器進(jìn)行全面檢查，對所有彎頭進(jìn)行更換并加裝U型護(hù)瓦。在兩排彎頭間加裝阻力柵，盡量消除下級省煤器出口的煙氣走廊。對省煤器管子噴涂防磨涂料(其它爐大修時已采用，效果良好)。
(2) 加強對鍋爐的燃燒調(diào)整和試驗。在保證安全和經(jīng)濟運行的前提下，保證合適的一、二次風(fēng)配比和煤粉細(xì)度，使煤粉細(xì)度R90在設(shè)計值22～28之間。改善爐內(nèi)燃燒狀況，減少煙氣中未完全燃燒的燃料顆粒的濃度。在保證煤粉燃盡度的前提下，適當(dāng)降低風(fēng)量。定期做漏風(fēng)試驗，并采取措施，降低漏風(fēng)率。
(3) 盡量采用與設(shè)計煤種相近的燃料。