锅炉空气预热器堵塞原因的分析及整改措施
作者:jnscsh 时间:2021-07-22 08:59:35 浏览次数:次
摘 要 介绍SHL10-1.3锅炉空气预热器堵塞的原因分析,提出了整改措施,使锅炉恢复了正常运行。
关键词 空气预热器;燃煤的含硫量;露点;灰分;低温粘结灰
中图分类号TK22 文献标识码A文章编号 1674-6708(2012)81-0056-02
1 空气预热器堵塞概况
沈重集团南10吨锅炉2006年夏季运行时,正压现象逐步严重,热效率大幅下降。经检查发现,空气预热器底部烟气出口50%以上管子被硫酸钙为主的硬化物堵塞。造成烟气通风截面积减小,阻力加大,导致锅炉正压燃烧。
工人在清理空气预热器的堵塞物时异常困难。整个修理班近10个人,用了一个月的时间,动用了电锤等工具才清理完毕,清理效果也不很理想。清理过程中发现管子腐蚀严重,虽然锅炉暂时投入运行,但造成空气预热器堵塞的情况必须从根本上加以解决,否则势必影响锅炉运行。
2 气预热器堵塞原因的分析
2.1空气预热器在锅炉中的作用
空气预热器一般安装在省煤器之后。它的作用是:利用烟气余热提高进入炉膛内的空气温度,从而提高炉膛温度,使辐射传热量增加,有利于燃烧灰分和水分较多的劣质煤;同时,降低锅炉排烟温度,但也相应增加了烟气阻力。这台锅炉使用的是立式管式空气预热器,安装型式如下图。
南10吨锅炉的现状和使用燃煤情况
南10吨锅炉为天津锅炉厂生产,原设计为饱和蒸汽锅炉。2004年,根据生产需要,改为过热蒸汽锅炉。在其它部分不变的基础上加装了一套过热器。
所用燃煤为阜新产沫煤,热值≤17585千焦/千克,灰分≥30%,比较高,含硫量也比较高。
2.2空气预热器堵塞原因分析
1)锅炉在燃用高硫分、高灰分、高水分的燃料时,在空气预热器冷段形成的硬化结灰-也就是低温粘结灰的情况较为严重。原因是:燃料中的硫分在燃烧后,大部分形式SO2进入烟气中,而部分SO2又会再氧化生成SO3,SO3和烟气中的水蒸气结合形成硫酸蒸汽。由于空气预热器处于排烟温度及冷风入口温度都较低,以至管壁温度偏低。当管壁温度低于硫酸蒸汽的露点时,硫酸蒸汽就会凝结在壁面上,粘结烟气中的灰分后形成低温粘结灰。
烟气中的水蒸气的露点约在30℃~60℃之间,一般是不容易结露的。但是,烟气中的SO3与水蒸气结合形成是硫酸蒸汽会使烟气露点大大超高,可达90℃~150℃,比较容易结露。
2)通过对以上数据的分析,结合这台锅炉的运行状况可以看出,气预热器堵塞的原因有以下两条:
(1)燃料中含硫和灰分都比较高。提高了烟气的露点;
(2)这台锅炉的过热器是后增加的。而其它部分没有相应的改变。降低了空气预热器入口处的烟气温度。实际工作中,测得空气预热器出口排烟温度在140℃左右,小于含硫量高的烟气露点的上限150℃。
总结分析:这台锅炉烟气含硫量、灰分比较高,而排烟温度低于露点。所以造成了空气预热器底部被硫酸钙硬化物堵塞。同时造成金属管壁的严重腐蚀。
3 整改措施
为减轻和防止低温粘结灰的堵灰及腐蚀可从两方面着手:一是减少烟气中SO3的含量,以降低露点温度并减少硫酸蒸汽的凝结量。二是提高受热面的壁温,使之高于烟气露点。
由于企业条件限制,使用的燃料—阜新沫煤无法更换。过热器还要继续使用,所以降低露点不现实。只有从提高排烟温度即提高空气预热器出口温度,使之高于露点温度,着手进行整改。
经过反复论证,决定重新设计空气预热器,适当降低空气预热器的换热面积,提高排烟温度。
3.1设计原始数据
实测原空气预热器进口烟气温度:230℃。
出口烟气温度:140℃。
烟气流量Q=49 000m3/h。
原空气预热器由Φ38*1.65-2500钢管制作,总计550根
换热表面积为:S=л*38÷1000*2.5*550=164.1m3
新设计空气预热器进口烟气温度:230℃。
出口烟气温度设定在155℃(>150℃露点上限)
烟气流量不变,仍为49 000m3/h。
3.2设计计算
此计算采用近似方法。
考虑的依据是:气体对气体的换热是十分困难的。因为气体对壁面的放热系数很低,增加放热系数的方法就是扩大换热表面。
因新设计的换热器与原换热器结构形式完全相同,故主要考虑减小换热表面积,达到提高出口烟气温度的效果。
1)换热量计算
查表可知烟气平均比热容:
在230℃时,Cy1=1.4088 KJ/ m3℃
在140℃时,Cy2=1.3910 KJ/m3℃
在155℃时,Cy3=1.3930 KJ/m3℃
原空气预热器换热量:
(Cy1- Cy2)*Q=(1.4088-1.3910)*49000=872.2KJ/h
新空气预热器换热量:
(Cy1- Cy3)*Q=(1.4088-1.3930)*49000=774.2KJ /h
新旧空气预热器的换热量比为:
774.2÷872.2=88.76%
新空气预热器的换热表面积为:
164.1*88.76%=144.8m3
根据以上计算结果,设计中选用Φ50*1.65的钢管
钢管数量:144.8÷(л*50÷1000*2.5)=370.8
根据实际尺寸布置情况,选用375跟钢管.布置如下图.
3.3验算检验
1)烟气截面积增大
2)预热空气截面积增大
3)管间距与原空气预热器基本相同
3.4使用效果
2007年3月我们对这台锅炉的空气预热器进行了更新,4月投入运行。实测空气预热器出口排烟温度为160℃~170℃。与计算的结果大体一致。投入运行几个月以来,效果一直良好,其间几次停炉检查,结露堵塞现象基本消失。
4结论
解决结露堵塞空气预热器的方法很多。本设计改造在燃料改变不了的情况下采用了提高排烟温度的方法,从根本上解决了堵塞现象的发生,一次投入较低,保证了正常生产及维修。但运行时,也不能忽视对燃烧进行控制:在高温区减少氧量供应,低温区受热面保持清洁等。
本设计的不利因素是:降低了锅炉的热效率。
参考文献
[1]锅炉设备运行.中国电力出版社,1998.
[2]机修手册.第五卷.机械工业出版社,1993.
[3]能源技术.上海市能源研究所,1988:2,3.
[4]锅炉工.辽宁科学技术出版社,1982.
[5]实用节能手册.国防工业出版社,1988.
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