锅炉省煤器磨损及其防治

1 省煤器磨损机理

省煤器磨损泄漏事故占四管泄漏事故的56%左右。省煤器磨损主要是烟气磨损，易于磨损的是迎风面前几排管子，尤以错列管束的第二排最为严重。

2 防止省煤器磨损的主要措施

磨损的主要原因是烟气中的飞灰磨损（简称烟气磨损）。省煤器爆管的主要原因是机械磨损和烟气磨损，其部位多发生在省煤器左右两组的中部弯头、两侧靠近墙壁的弯头、靠近前后墙的几排管子和管卡附近的管子。据统计省煤器泄漏60%是由于烟气磨损造成的，烟气磨损是造成锅炉四管泄漏的一项重要因素。这是因为省煤器一般布置在尾部烟道和折烟角部位，此处烟气流速较高、漏风较多，烟气中的颗粒（一般每立方烟气中含飞灰20g～45g）流经受热面时（一般设计烟速为10m/s），就会对受热面产生撞击和摩擦，所以容易造成管道磨损泄漏。研究表明当飞灰颗粒撞击角等于30º～50º时，磨损最严重。特别是省煤器，由于此处烟气温度已较低，颗粒变硬，磨损更为严重。

（1）适当控制烟气流速，特别是防止局部流速过高。较高的烟气流速有助于提高受热面的传热系数，节省受热面，但阻力损失和受热面金属磨损增加。烟气流速越高，磨损越严重。磨损量约与烟气流速的三次方成正比（管壁的磨损程度与飞灰颗粒的动能和飞灰撞击的频率成正比，而飞灰颗粒的动能与飞灰颗粒的速度成二次方关系，撞击频率与灰粒速度的一次方成正比，因此管壁的磨损量与飞灰颗粒冲击速度成三次方的关系），速度越高，动能也就越大，磨损越严重。

例如黄台电厂8 号炉省煤器进口平均烟气温度470℃，折算灰分4.59%，因此允许烟气速度仅仅7.92m/s，但是实际烟速高于10m/s，这是该厂省煤器磨损的主要原因。

为了控制烟气流速不超过允许值，建议在尾部烟道加装烟气流速检测仪，运行人员能及时的发现烟道流速情况，及时做出调整，保证烟气流速不超标。省煤器设计烟速最好不超过10m/s；但是如果烟速过低，就会在受热面产生积灰，因此省煤器烟速又不能低于5m/s。

降低烟气流速的实际办法有：一是扩大烟道，增加烟气流通面积；二是采用鳍片式省煤器。

（2）降低飞灰浓度。烟气中飞灰浓度越高，单位时间内灰粒冲击次数越多，磨损越严重。实践证明：飞灰浓度与燃煤中的灰份成正比，当灰份增加10%时，受热面磨损量约增加一倍。灰份越高，飞灰浓度越大，磨损越厉害，因此应降低飞灰浓度。烧多灰燃料的锅炉，磨损严重的主要原因是烟气中飞灰浓度大。因此可以考虑加装沉降式灰斗除尘器、冲击式粉尘除尘器、百叶窗式除尘器，在烟气进入尾部烟道前除去部分飞灰或大颗粒飞灰。

（3）灰粒的大小、形状、软硬、灰熔点大小等对磨损均有影响。飞灰硬度高、颗粒大且有棱角者，撞击和切削的作用越强，磨损就比较严重。因此应在易于磨损的部位加装防磨材料。省煤器区的磨损往往大于过热器的主要原因是省煤器区的烟温低、灰粒变硬。磨损强度还与总灰量有关，而总灰量取决于燃料灰分和发热量，因此燃用高灰分、低发热量的劣质煤时，省煤器也会发生严重磨损。

（4）防止“烟气走廊”产生局部磨损。在布置对流受热面时，考虑到管束受热膨胀问题，省煤器蛇形管弯头与炉墙之间留有几十毫米的间隙，此间隙处流动阻力小，烟气流速大于烟道断面上平均烟气速度，称此间隙为烟气走廊。烟气走廊处的阻力较小，烟气流速大，流量多，灰粒也随之加速（灰粒速度一般略小于烟气流速），磨损严重。因此为了避免局部流速的烟气走廊，应保持受热面的横向节距均匀，防止受热面局部堵灰；同时在尾部烟道四周及角隅处设置导流板，防止蛇形管与炉墙间形成“烟气走廊”而产生局部磨损。

（5）防止烟道漏风。锅炉尾部烟道由于其内部为负压状态，环境空气可能通过空隙进入烟道，改变了烟道内部烟气的流向，使烟气对省煤器、过热器管子进行冲刷，长时间运行后管道磨损致漏；同时由于烟道漏风量增大，因烟气容积增大流速相应增大，磨损也随之加剧。高温省煤器前漏风量增加10%，磨损速度将加快25%。因此必须加强对尾部烟道漏风进行检查消除，特别是省煤器处，重点检查管道传墙管、空心梁、人孔门、炉墙、伸缩节等部位，防止外界空气进入尾部烟道造成管道磨损。

（6）采用顺列管束。改善受热面结构特性，错列管束要比顺列管束的磨损严重。试验表明：在s1/d=4.25 时，错列管子磨损量是顺列布置管束磨损量的一倍。但是顺列布置管束时传热效果差，自吹灰能力差，所以由错列管束改为顺列管束时，应增加受热面，否则排烟温度将要增加20℃左右。

（7）扩大烟道，增加烟气流通面积。扩大尾部烟道有两种方法，一种是向烟道前后扩大，另一种由省煤器四周炉墙分别向外扩大，到底采用哪种方法扩大烟道好，取决于磨损情况和现场改造条件。

（8）在局部磨损严重的部位加装防磨板、护瓦、阻力栅等。由于省煤器的磨损总是带有局部性，所以可以在容易引起磨损的部位装设各种型式的防磨装置，例如对于受磨损严重的弯头可以加装防磨板等。

（9）采用膜式省煤器。膜式省煤器可以使同长度光管的几何受热面增加1.5 倍以上，除了可以在相同的空间布置更多地受热面之外，另一个显著的优点是整流作用，这将使随烟气流入管间流道的灰粒对金属管壁的冲刷磨损大大减轻。在总结国内外膜式省煤器的研究成果和使用情况的基础上，建议膜片采用3（膜片厚度，mm）×58（膜片宽度，mm）。在焊接时，尽量避免虚焊，以减少热阻，提高膜片的热有效系数。

（10）采用Φ32×4 或Φ38×4.5 钢管的螺旋肋片式省煤器。螺旋肋片式省煤器可以使同长度光管的几何受热面增加3 倍以上，使省煤器的管数大幅度下降，这不仅有利于降低平均烟速，而且由于肋片的保护作用，管束磨损大大将减轻。

（11）采用鳍片式省煤器。试验表明，鳍片管传热性能比光管高30%以上。在同样的金属耗量下，采用焊接鳍片式省煤器所占据的空间比光管式大约减小20%～25%，而采用轧制鳍片管可使省煤器的外形尺寸减小40%～50%。目前在省煤器改造中，鳍片式省煤器被公认为最佳改造模式。

（12）消除机械磨损现象。在安装和检修过程中，如果受热面管子未固定牢或管卡受热变形，受热面管子就会振动，并与管卡相互碰撞摩擦，造成机械磨损，使管壁减薄。这种情况在过热器、再热器和省煤器上都会发生，当水冷壁与相邻部件有撞击和摩擦时，也有可能发生。

（13）在管壁进行高温喷涂防腐防磨。喷涂工艺一般为氧乙炔粉末喷涂、电弧喷涂和等离子喷涂。由于前一种工艺火焰温度低，材料熔化不完全而使涂层形成较多氧化物，结合强度降低，并且因喷涂速度低，颗粒撞击速度慢而使涂层孔隙率较高；后两种工艺都能形成高结合强度、低孔隙率和极少氧化物的涂层，因此目前为各大喷涂公司在喷涂工艺中采用。目前我国开发出多种价格低廉的耐高温、防腐防磨新材料，使用寿命均可达到一个大修周期，而且防腐防磨效果好。