低温省煤器初步设计资料要点说明.docx
《低温省煤器初步设计资料要点说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低温省煤器初步设计资料要点说明.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
低温省煤器初步设计资料要点说明
低温省煤器方案：
1、原煤煤质
项目
单位
设计值
校核煤种（下限）
收到基碳Car
%
52.99
45.33
收到基氢Har
%
3.63
2.63
收到基氧Oar
%
5.70
5.12
收到基氮Nar
%
0.57
0.43
收到基硫St,ar
%
0.13
0.12
收到基水分Mtar
%
8.88
12.35
收到基灰分Aar
%
28.1
34.02
应用基挥发份Vdaf
%
22.64
20.87
低位发热量Qnet.ar
MJ/kg
20.525
19.038
2、布置位置：
根据现场条件及设备尺寸，采用错列翅片省煤器，布置在除尘器后。
将翅片管低压省煤器安装在除尘器出口水平烟道中，除尘器出口水平烟道尺寸为高4140、宽3000mm。
从出口到前侧膨胀节长度为7800mm。
扩充烟道尺寸5300×5400mm，分组布置，钢管作为支柱，利用工字钢作为省煤器托架。
螺旋翅片管（以下简称翅片管）的基管材料规格：
镍基渗层钎焊螺旋翅片管：
20＃钢，ND钢，φ38×3.5。
翅片材料规格：
翅片材料规格：
碳钢钢带，高度17mm，厚度1.5mm，节距为8mm。
3、性能参数表：
序
号
项目
单位
焊接螺旋肋片管
1
型号
2
总烟气流量
t/h
900
3
总换热面积
m²
11200
4
换热管型式
螺旋肋片管
5
管径/壁厚
mm
38/3.5
6
翅片高度/翅片厚度
mm
17/1.5
7
翅片节矩
mm
8
8
翅片宽度
mm
72
9
换热管重量
t
95
10
传热量
kW
20830
11
烟气热量回收装置进口烟气温度
℃
135
12
烟气热量回收装置出口烟气温度
℃
100
13
烟气侧压力损失/烟气侧压力损失（投用一年后）
Pa
350
14
烟气热量回收装置进水温度
℃
75
15
烟气热量回收装置出水温度
℃
90.5
16
烟气热量回收装置进水流量
t/h
520
17
水侧压力损失
Mpa
0.018
18
烟道进出口尺寸
m
5.3x5.4
19
烟气热量回收装置厚度尺寸（沿烟气流向方向）
mm
2925
20
烟气流速
m/s
10.3
21
烟气热量回收装置横向排数
54
22
传热管材料
碳钢
23
翅片材料规格
碳钢钢带
24
低温省煤器本体提料清单（不含制造余量）：
序
号
项目
材质
长度
m
重量
t
1
38/3.5螺旋肋片管
碳钢
11000m
66
2
38/3.5 光管
碳钢
2450m
7
3
钢板δ=14
Corten钢
170m²
19
4
集箱Φ219X8
碳钢
25m
0.9
5
钢板δ=2
Corten钢
20m²
0.3
4、系统简介：
4.1低压省煤器的原则性热力系统如附图
低压省煤器与主回水成并联布置，其进口水取自低压加热器系统，设计特定的进水方式与电调阀配合，可实现低压省煤器进水量水温的切换与调整。
进入低压省煤器的凝结水吸收排烟热量后，在除氧器入口与主凝结水汇合。
这种热力系统，低压省煤器的给水跨过若干级加热器，利用级间压降克服低压省煤器本体及连接管道的流阻，不必增设水泵，提高了运行经济性、可靠性，同时也自然地实现了排烟余热的梯级利用。
低压省煤器的总体布置采用了双烟道错列管排逆流布置。
低压省煤器本体以锅炉对称中心为界，分甲、乙两侧分别安装于两个水平烟道内。
烟气从空预器出口进入两个改造后尺寸为4100×4000的竖直烟道，水平冲刷省煤器蛇形管束；由凝结水系统流来的低压加热器主凝结水，经布置在上方的低压省煤器入囗集箱进入低压省煤器，经蛇形管排流入布置于下方的出囗集箱，经一凝结水母管汇集后，返回除氧器。
返回点设置低加出囗的主凝结水管道。
由于实现了介质、烟气的逆向流动，一方面可大大提高低压省煤器的传热系数，解决布置危机；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。
低压省煤器传热元件采用镍基渗层零隙阻钎焊螺旋翅片管。
4.3、关于低压省煤器换热元件选材说明
一、低压省煤器的选材设计原则
1．耐腐蚀原则
低压省煤器起到尾部烟道降低排烟温度的作用。
当烟气温度降低之后，有可能发生低温腐蚀，这是我们锅炉专业的常识。
当然，在设计时，需要把这一问题重点考虑。
要采取若干措施控制低温腐蚀。
从设计者全面设计来讲，也要注意到极端工况这一事实，那就是在极低负荷下，在误操作进水温度极低下，或者在煤种的含硫量不正常的增加的情况下，也要避免短时间的结露出现。
所以低压省煤器考虑的原则就是要防止低温结露。
4．强化传热原则
由于设置低压省煤器是在电厂运行若干年之后才进行的，所以安装低压省煤器的烟道一般非常紧凑。
设计的低压省煤器的几何尺寸必须适应烟道的几何尺寸，否则将影响机组的正常运行。
这样，为了控制低压省煤器的几何尺寸，所以必须采用强化传热元件，即在有限的几何空间内布置更多的换热面积。
5．控制阻力原则
尾部烟道设置低压省煤器之后，烟道的阻力必然随之增加。
一般地，引风机的裕量都不大，所以，为了锅炉的正常运行，不影响锅炉的负荷，还要保证低压省煤器的正常工作，必须控制阻力。
事实上，控制阻力的方法就是尽量减少换热管的排数。
而减少换热管的排数的基本方法就是强化传热元件的采用。
二、关于镍铬渗层零隙阻高温钎焊翅片管
镍铬渗层零隙阻高温钎焊翅片管的制作工艺有别于高频焊翅片管和镀层管。
这种技术是利用高温钎焊技术，在钎焊炉内，将喷涂在翅片管上的镍铬金属粉熔化，依靠高温渗透作用，使得这一层镍铬金属层与换热管的母管与翅片成为固溶体，紧密结合在一起。
它的基本特征有：
1．表面光滑
通过高温渗层，翅片管表面均匀地覆盖一层镍铬金属层，光滑，光亮。
如图1所示。
这一光滑的渗层对于减轻积灰起到了正面作用。
2．耐磨损
（1）表面硬度高
实验表明，管子采用镍铬渗层工艺，可在管子表面形成0.1-0.15mm的镍铬渗层，提高了管子的表面硬度，硬度达到HRC45，是普通钢的3-4倍。
显然，表面硬度的提高，对于防止磨损至关重要。
（2）单位时间单位表面积的磨损量小
同时镍铬渗层零隙阻高温钎焊翅片管和高频焊翅片管的工业耐磨试验证明，前一种翅片管的耐磨性明显优于后者。
图2给出了镍铬渗层翅片管与高频焊翅片管的单位表面积的磨损量比较。
在镍基渗层被磨穿以前，镍基渗层管的磨损量比高频焊翅片管的小，高风速时约小5％－20％，低风速时约小5％－50％。
这主要是由于镍基渗层管
图2磨损量比较
表面的镍基渗层的硬度比高频焊翅片管材料的硬度高许多倍，从而提高了镍基渗层管的抗磨能力。
值得说明的是，一旦镍基渗层被磨穿，在同等磨损条件下，镍基滲层管的磨损量与高频焊管的相近。
（3）表面有氧化层
高温钎焊工艺，使得翅片管表面存在一层钝化层，在高温烟气环境下也不会产生氧化层。
而该氧化层的存在可以增加磨损速度。
其他管子由于没有这一层钝化层，在高温下运行时，极易产生氧化层，所以耐磨损性能下降。
3．耐腐蚀
由于表面的镍铬金属渗层，再加上高温钎焊工艺形成的钝化层，使得该管子的耐腐蚀性得到极大地提高。
武汉材料研究所的实验表明镍铬渗层零隙阻高温钎焊翅片管在硫酸环境下是普通碳钢管的100倍，在碱环境下耐腐蚀性是普通碳钢管的90倍。
因此镍铬渗层零隙阻高温钎焊翅片管具有极强的耐腐蚀性，特别适用于烟道内的防治低温腐蚀。
4翅片与管子母体的接触热阻为零
高温钎焊工艺可以保证焊料添满翅片和基管之间的缝隙，翅片与管子母体的接触热阻为零。
这样就可以加大整体的换热系数。
因此在有限的烟道空间内，可以布置更多的受热面，可以减少换热器的几何尺寸，可以降低换热器的阻力。
5关键技术
2）设计合适的烟速，利用烟气的自吹灰能力清除管壁积灰。
3）螺旋翅片贴壁灰浓度小于平均灰浓度，这种结构特点可减轻换热管上的积灰。
4）本方案采用了防止低温腐蚀的技术措施，可以有效保证大部分受热面金属壁温处于烟气露点之上，避免“结露”现象的发生，从而避免了湿管壁粘灰现象的出现，可防止积灰的出现。
5）从投运低压省煤器客户反馈信息看，受热面表面有一层浮灰，不会连续累计增加，不会影响受热面的正常换热。
防止磨损采取的技术措施；
本设计方案考虑到本厂燃用煤的煤质条件，尤其是灰分特别大，设计过程中必须考虑受热面的磨损问题。
结合我们多项防止磨损的成功设计和运行经验，为了防止或减轻受热面磨损，采取了如下技术措施：
1）受热面换热管采用镍基渗层零隙阻钎焊螺旋翅片管，这种换热管基管与翅片表面渗有含镍、铬和磷的合金，极大提高了管子表面硬度和耐磨性，实验表明，镍基渗层零隙阻钎焊螺旋翅片管的维氏硬度为普通管的2-3倍。
2）采用大管径、厚壁管，由于磨损速度反比于管径的一次方，加之壁厚增大，可有效减轻受热面的磨损；
3）螺旋翅片起到抑制贴壁流速的作用，这种结构特点可延长低压省煤器的磨损寿命；
4）烟道内部的烟气动力场均经过数值计算和优化处理，防止烟气偏流的发生；
5）设计上避免出现烟气走廊、烟气偏流、局部漩涡；
6）在所有弯头、烟气走廊部分，设计安装防磨设施。
（4）防止低温腐蚀采取的技术措施
本设计方案考虑到本厂燃用煤的硫分最高达到0.3%，设计过程中应考虑受热面的结露腐蚀问题。
为了控制受热面管子壁温，防止或减轻受热面腐蚀，采取了如下技术措施：
受热面管壁温度可调，设计中合理选取受热面的进水温度及水流量，控制受热面金属壁温在烟气酸露点以上，不会发生受热面低温腐蚀。
（5）设计有受热面泄露监控报警装置
（6）保证事故快速处理的技术措施
本设计受热面分为六组，每组有独立的进出水分集箱，运行中若某一局部出现问题，可将此位置所处的受热面组断水解列，而其余各组受热面仍可正常运行。
（7）采用进水温度与排烟温度自动控制技术
本方案综合利用自动控制和计算机技术，量化各种复杂多变的运行因素的影响，实现低压省煤器进水温度与排烟温度的自动控制。
6低温省煤器系统防低温腐蚀说明
低温省煤器是用来回收锅炉排烟余热的节能装置，运行时，其烟气温度、进口水温都较低，容易出现烟气结露，发生低温腐蚀。
为此，应该从设计热力参数、结构、选材等方面采取措施，避免低温腐蚀。
4.1设计方面
一般说来，只要保证低温受热面金属壁温高出烟气酸露点温度10℃左右，就能避免产生低温腐蚀，堵灰也将得到改善。
根据这个原理在热力系统上选择一个比烟气酸露点温度高10℃左右的地点，作为余热换热器进水的水源引出点。
由于余热换热器水侧放热系数远较烟气侧大，因而其冷端金属壁温与进水温度接近。
所以，选择换热器的最低壁温超过烟气露点温度10℃左右，从而达到防止换热器腐蚀和堵灰的目的。
这种热力防腐方法的优点是防腐效果较佳，缺点是要求进水温度比较高，换热器的平均换热温差将很小，导致换热面积非常大，设备很重，投资巨大，目前通用低温省煤器采用另一种理论——有限腐蚀速度的余热换热器系统，进行设计。
顺着烟气流向，当受热面壁温达到露点，硫酸蒸气开始凝结，此时虽壁温较高，但凝结酸量较少，且酸浓度亦高，故腐蚀速度较低。
随着壁温降低，硫酸凝结量逐渐增多，浓度却降低，腐蚀速度不断加大，一般到壁温在低于烟气露点20～40℃时，腐蚀速度最大，随着壁温继续降低，凝结酸量减少，硫酸浓度也降至较弱腐蚀浓度区，此时腐蚀速度减小，但当壁温降至水露点时，管壁上的凝结水膜会同烟气中的SO2化合，生成H2SO3，产生强烈的腐蚀，腐蚀又加重。
因此在低温腐蚀的情况下，金属有两个严重腐蚀区，为防止锅炉受热面产生严重腐蚀，必须避开这两个严重腐蚀区，将烟气余热回收装置的防腐移向两个严重腐蚀区域中间的低腐蚀区域。
就是说把烟气余热回收装置置于高出烟气中水蒸汽饱和温度25℃区间（前苏联标准推荐的金属壁温最小值，与欧美的推荐值接近）。
金属壁温在这个区间的腐蚀速度≤0.2毫米/年，这是可以接受的腐蚀速度。
欲保持换热器的金属壁温在此有限腐蚀区域，所需的换热器进水温度，在机组的热力系统中都能找到，易实现（详见图）。
图管壁温度与腐蚀速率关系
本项目按两路冷凝水引入方式运行，并设有壁温热电偶。
在锅炉低负荷或启停过程，检测到管子运行壁温较低时，换热器可以切换至入口水温较高的运行方式。
4.2烟气露点温度
根据苏联1973年锅炉热力计算标准，烟气露点温度计算公式：
tld,tsl---烟气露点和水露点温度，℃
Sar,zs,Aar,zs---煤的收到基折算硫分和折算灰分，％
afh---飞灰占燃料灰分的份额，对煤粉炉，取0.85；
按本工程按照烧煤质数据，设计煤：
含硫量0.13%，灰分含量28.1%，水分含量8.88%，数据单位转换后代入公式，计算得到烟气酸露点温度为71℃，水露点温度为45℃。
校核煤：
含硫量0.12%，灰分含量34.02%，水分含量12.35%，数据单位转换后代入公式，计算得到烟气酸露点温度为78℃，水露点温度为51℃。
最差煤质：
含硫量0.3%，灰分含量28.1%，水分含量6.88%，数据单位转换后代入公式，计算得到烟气酸露点温度为79℃，水露点温度为48℃。
7、自动控制
自动控制投用前，低压省煤器启动步骤
1）低省内无水时，启动方式：
启动前阀门状态：
主管路手动阀和低省本体的流量分控手动阀全部开启，系统放气门打开，放水阀关闭。
所有电动阀关闭，系统具有电动阀阀位显示功能。
排气：
微开低温进水电动调节阀6，约5%开度，给低省本体及管路供水排气，直至排气口有水流出；
建立水循环：
待运行人员将排气口关闭后，缓慢开启低省低温出口电调阀6，10%开度，建立水循环；
2）低省内有水时，启动方式：
启动前阀门状态：
主管路手动阀和低省本体的流量分控手动阀全部关闭，系统放气门打开，放水阀关闭。
所有电动阀关闭，系统具有电动阀阀位显示功能。
手动阀操作：
打开主管路手动调节阀和低省本体的流量分控手动阀。
排气：
微开低温进水电动调节阀，约5%开度，给低省本体及管路供水排气，直至排气口有水流出；
建立水循环：
待运行人员将排气口关闭后，缓慢开启低省低温出口电调阀，10%开度，建立水循环。
3、自动控制系统逻辑
1）进口水温调节：
全开低省高温进水电动截止阀7，调节低温进水电动调节阀6，直至满足供水温度要求，供水温度要求参见第6条（进水温度控制）；
2）出口烟温调节：
2.1）调节低省出口电调阀9，直至满足低省出口烟温要求，出口烟温要求参见第5条（排烟温度控制）；
2.2）若低省出口电调阀9全开时，仍不能满足低省出口烟温要求，则调节低温进水电动调节阀6，直至满足低省出口烟温要求；
2.3）若调节低温进水电动调节阀6，仍不能满足低省出口烟温要求，则关闭低省高温进水电动截止阀7，继续调节低温进水电动调节阀6，直至满足低省出口烟温要求。
4、停机方式：
发出切除低省命令后，依次关闭低温进水电动调节阀6、高温供水电动截止阀7和出水电调阀9。
同时报警提示运行人员打开排气门，根据需要开启放水门。
附图低压省煤器热力系统
升级会员 