易大銳，王曉亞

(1.江蘇國華陳家港發(fā)電有限公司，江蘇 鹽城 224631;2.江蘇電力建設(shè)第三工程公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

0 引言

燃煤鍋爐煙氣中含有硬度較高的顆粒，會在鍋爐流道內(nèi)對受熱面管產(chǎn)生沖擊。運行時間越長，管子表面磨損越嚴(yán)重，致使鍋爐無法安全、穩(wěn)定運行。據(jù)大量文獻(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，鍋爐事故占整個機組停機事故的70%，磨損爆管占鍋爐受熱面事故的70%，因此，對于鍋爐磨損問題的研究顯得非常重要［1］。

目前，有關(guān)鍋爐飛灰顆粒對管子磨損的問題，國內(nèi)、外都做了大量研究，取得了較大進(jìn)展［2］，豐富了磨損的數(shù)值計算理論，同時也在運營電站中進(jìn)行了實踐。

1 鍋爐尾部受熱面概況

江蘇國華陳家港發(fā)電有限公司配備上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG－2037/26.15－M626型2037 t/h超超臨界直流Π型鍋爐。

Π型鍋爐尾部煙道煙氣流場較平穩(wěn)，受前、后煙氣流場影響較小，流場情況相對簡單，故本文只對尾部受熱面磨損原因進(jìn)行分析［3］。

低溫水平過熱器全部布置于后煙井后煙道(中間隔墻與后墻之間區(qū)域)內(nèi)，低溫再熱器布置于后煙井前煙道(前包墻與中間隔墻之間區(qū)域)內(nèi)。均順列排列，與煙氣成逆流布置，共134片，沿爐膛寬度均布。省煤器布置于鍋爐后煙井低溫過熱器、低溫再熱器下方，如圖1所示。

低溫過熱器、低溫再熱器只在吹灰器孔區(qū)域設(shè)計有防磨瓦，省煤器在吹灰器孔區(qū)域原設(shè)計有防磨瓦。

鍋爐原設(shè)計只在后煙井前煙道的中隔墻上、后煙道的后包墻上(如圖2所示)及省煤器進(jìn)口處前、

圖1 省煤器布置情況

后墻上(如圖3所示)焊有煙氣阻流板，以防形成煙氣走廊而造成局部磨損。

2 計算與分析

由于磨損受飛灰顆粒在煙氣中分布、煙氣流速、顆粒大小、硬度等多個條件的影響，選用1973年鍋爐熱力計算標(biāo)準(zhǔn)(前蘇聯(lián))推薦計算公式

式中:Emax為最大磨損量;a為與煤灰磨損特性及管束結(jié)構(gòu)有關(guān)的磨損系數(shù)，可近似選取a=14×10－9mm·s3/(g·h);η為灰粒碰撞管壁的頻率因子，求最大磨損量時，η=1;M為管材的抗磨系數(shù)，碳鋼管M=1.0，合金鋼管M=0.7;qV為管束計算斷面處煙氣中飛灰的質(zhì)量濃度(根據(jù)空氣預(yù)熱器出口煙氣中飛灰的質(zhì)量濃度 8.14 g/m3，近似取 qV=10.00 g/m3);kqV為飛灰質(zhì)量濃度場不均勻系數(shù)，Π形布置時，kqV=1.2;t為鍋爐運行時間(鍋爐廠承諾80 000 h);R90為飛灰細(xì)度(近似取磨煤機煤粉設(shè)計細(xì)度R90=18%);kv為煙氣速度場不均勻系數(shù)，Π形布置時，kv=1.25;kD為鍋爐額定負(fù)荷時煙速與平均運行負(fù)荷下煙速的比值，對于蒸發(fā)量≥120 t/h鍋爐，kD=1.15;vg為管束間最窄截面處的平均煙氣流速(假定灰粒沖擊管壁的速度等于來流速度)，管束前平均煙速為，則，m/s(d為受熱面管子外徑，mm;s1為管束橫向節(jié)距，mm)。

2.1 低溫過熱器磨損計算結(jié)果

2.2 低溫再熱器磨損計算結(jié)果

2.3 省煤器磨損計算結(jié)果

結(jié)合火力發(fā)電廠檢修標(biāo)準(zhǔn):碳鋼和低合金鋼管的壁厚減薄大于30%，低溫過熱器管減薄量δ=7.50×30%=2.25(mm);低溫再熱器管減薄量 δ=4.00×30%=1.20(mm);省煤器 管減薄量 δ=7.80 ×30%=2.34(mm)。由上述標(biāo)準(zhǔn)可知，在無防護(hù)措施、恒定鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)、均勻條件、考慮不均的情況下，低溫過熱器、低溫再熱器、省煤器在不更換管子的前提下不可能滿足80000 h的運行要求。需要更換管子的時間:低溫過熱器，2.5年;低溫再熱器，不到1年;前煙井省煤器，3.5年;后煙井省煤器，1.5年。

某600 MW電站鍋爐省煤器設(shè)計安裝了3 mm厚的防磨瓦，在運行2年后已磨穿，說明磨損速度在1 mm/年以上，個別拐角處磨損速率已接近 3 mm/年［4－5］。

3 檢修實際情況

#1機組已投入商業(yè)運行2164.15 h，#2機組已投入商業(yè)運行2393.70 h，平均運行2 278.93 h。在停機備用檢修時對尾部受熱面普查發(fā)現(xiàn):低溫過熱器蛇形管排最上層平均減薄0.1 mm，第3層平均減薄0.2mm，其中個別地方減薄0.4mm。低溫再熱器蛇形管排最上層無減薄，第3層平均減薄0.1 mm。省煤器蛇形管排最上一層平均減薄0.1 mm，第2層平均減薄0.2 mm，其中個別地方減薄0.3 mm。

省煤器第1層與第2層中間隔墻存在磨損減薄現(xiàn)象，平均減薄0.2 mm，中間隔墻中的一根管子存在1個5 mm×5 mm，深2～3 mm的凹坑。

由上述檢查情況可見，鍋爐實際磨損情況比計算結(jié)果好一些，但磨損情況不容樂觀［6－7］。

4 結(jié)論

江蘇國華陳家港發(fā)電有限公司鍋爐尾部受熱面設(shè)計的防磨裝置(含阻流板)過于簡化，起不到防磨作用。以上計算未考慮煙氣走廊、鍋爐超負(fù)荷運行等惡劣情況，鍋爐尾部受熱面防磨罩完善如下:

(1)低溫過熱器、低溫再熱器管排需要在每層上面及拐角處滿裝防磨瓦。

(2)低溫過熱器、低溫再熱器管排需要在每層下面拐角處裝設(shè)防磨瓦。

(3)低溫再熱器吹灰器區(qū)域防磨罩長度不足，倒Z彎管處無防磨罩。

(4)低溫過熱器、低溫再熱器、省煤器與四周墻壁間需要裝設(shè)防止煙氣偏流的阻流板。

(5)將3 mm厚的防磨瓦加厚。

影響鍋爐飛灰磨損問題的因素很多，是一個復(fù)雜的技術(shù)問題，還需要在江蘇國華陳家港發(fā)電有限公司技術(shù)人員在機組運行中做大量的科學(xué)試驗和實踐論證，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)磨損原因，研究防磨措施，以提高鍋爐的安全、穩(wěn)定性，確保鍋爐長周期運行。

［1］岑可法，樊建人，池作和，等.鍋爐和熱交換器的積灰、結(jié)渣、磨損和腐蝕的防止原理與計算［M］.北京:科學(xué)出版社，1994.

［2］張家元，周孑民，閆紅杰.煤粉鍋爐膜法富氧局部助燃技術(shù)［J］.中南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2007，38(5):857－862.

［3］鄒嘉奇，陳永彬，張東.超臨界鍋爐屏式過熱器受熱面超溫原因分析及對策［J］.華電技術(shù)，2010，32(10):16－17.

［4］董琨，王環(huán)麗，許愛軍.國產(chǎn)1000 MW超超臨界鍋爐基建期受熱面缺陷的分析與治理［J］.華電技術(shù)，2010，32(11):1－4.

［5］徐軍濤，劉志杰.鍋爐啟動過程受熱面安全分析與防止超溫的控制措施［J］.華電技術(shù)，2010，32(12):61 －63.

［6］鹿理春.防止630 MW超臨界鍋爐高溫受熱面氧化皮脫落的對策［J］.華電技術(shù)，2010，32(10):1 －3.

［7］孫海元，李德文，范曉明.670 MW貧煤鍋爐高溫受熱面熱偏差大的原因分析及改進(jìn)［J］.華電技術(shù)，2011，33(7):37－40.