福建永安火電廠5#鍋爐是武漢鍋爐廠生產(chǎn)的高溫高壓固態(tài)排渣爐，型號(hào)為WG2-410/100-7型，采用“Ⅱ”型布置，分別由爐膛、水平煙道、尾部煙道三部分組成，單汽包自然循環(huán)全露天布置。下降管、爐室、過熱器、省煤器懸吊于爐頂構(gòu)架上。
    省煤器的主要作用是利用鍋爐尾部低溫?zé)煔獾臒崃縼砑訜徨仩t給水，從而降低鍋爐排煙溫度、提高鍋爐熱效率、節(jié)約燃料消耗量。但是由于省煤器布置在鍋爐尾部的煙氣低溫區(qū)，因溫度降低而使煙氣攜帶的飛灰顆粒硬化，極易造成省煤器的磨損。所以防止省煤器的磨損是鍋爐檢修的主要工作之一。
    近幾年來，入爐燃煤灰分遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值。燃煤灰分大，導(dǎo)致飛灰濃度增大、煙氣量增加、煙氣流速提高，使省煤器穿墻管的迎流面下第一、二、三、四根管均形成較大磨損。高溫省煤器磨損泄漏現(xiàn)象嚴(yán)重，嚴(yán)重危及鍋爐的安全運(yùn)行，因此很有必要徹底解決磨損問題。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
一、高溫省煤器泄漏及磨損原因分析
    1．省煤器改造前結(jié)構(gòu)。410t/h鍋爐原高溫省煤器，采用光管式、錯(cuò)列布置在鍋爐尾部煙道內(nèi)。在迎流方向的第一排、第二排管子的上方均裝有Q235A材料的防磨瓦，其主要參數(shù)：管子規(guī)格(b32mmx4mm，橫向節(jié)距50 mm，縱向節(jié)距120mm．雙回路共2x2x118排，對(duì)流受熱面積1llOm2，進(jìn)口水溫240C，出口水溫287C，平均煙速8.4m/s。
    2．省煤器泄漏原因分析。引起省煤器泄漏的主要因素有防磨裝置損壞；給水品質(zhì)不合格，造成省煤器管被腐蝕；飛灰磨損；管材或焊接質(zhì)量不合格；水垢、焊渣或其他雜質(zhì)堵管，使部分管子出現(xiàn)過熱損傷；給水溫度變化大，或點(diǎn)火升壓過程中補(bǔ)充水溫度不高，使管子受到不正常的應(yīng)力；省煤器再循環(huán)門使用不當(dāng)。在2005年中修中發(fā)現(xiàn)省煤器有16根管嚴(yán)重磨損，最薄的管子壁厚只有1.6mm。為了防止受熱面磨損，二級(jí)省煤器增加了大量防磨瓦，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，積灰嚴(yán)重、而且使受熱面積減少一半，傳熱效率降低，導(dǎo)致進(jìn)汽包給水溫度由設(shè)計(jì)值287℃降至278℃，一、二級(jí)減溫水比設(shè)計(jì)值增大15.5t/h，造成減溫水量不足，過熱汽溫控制困難，鍋爐排煙溫度由設(shè)計(jì)值134℃升至145℃，排煙損失增大。
    3．省煤器磨損原因分析。省煤器磨損由飛灰氣流橫向沖刷其管壁表面而產(chǎn)生，飛灰顆粒對(duì)管壁起著沖擊與切削作用。
    (1)煙氣流速的影響。由于永安火電近兩年鍋爐燃煤灰分普遍在35%~40%之間(鍋爐設(shè)計(jì)煤種灰分為28%)。由于灰分高、發(fā)熱量低造成煙氣量增大、煙速增高。中間部分的煙氣流速僅為3—5 m/s，靠近前、后墻的煙氣流速達(dá)10~llm/s，煙氣流速呈不均勻分布。局部煙氣流速過大，管壁磨損厚度與煙氣流速的三次方成正比，故前、后墻磨損特別嚴(yán)重。
    (2)飛灰濃度的影響。尾部煙道的飛灰濃度較高，而靠近前、后墻的煙氣流速也偏高，加快了前、后墻附近管子的磨損速度。
    (3)受熱面布置的影響。對(duì)于錯(cuò)列布置的管束，第二排每根管子正對(duì)第一排兩管之間，灰粒流人管束后，由于流通截面的減小，隨煙氣一起被加速后直接沖擊在第二排管子上，因此第二排管的磨損量比第一排大兩倍，以后各排管的磨損量比第一排大30%~40%。
二、H型鰭片管特性分析
    1-H型鰭片管防磨機(jī)理分析如下：
    (1)煙氣流速分析，和同長(zhǎng)度光管相比H型鰭片管的受熱面積大大增加，同等工況下，采用H型鰭片管可減少管排數(shù)，使煙氣流通面積增加，流速降低。故受熱面的磨損明顯減輕。
    (2)流動(dòng)特性分析，當(dāng)煙氣流經(jīng)鰭片時(shí)，煙氣發(fā)生繞流，灰粒在水平方向上發(fā)生位移向通道中間集中，減輕受熱面的磨損。另外，鰭片管之間的間隙小，將大煙道分成若干小煙道，使煙氣速度和濃度更趨于均勻，可減輕煙氣的沖刷作用。
    2．H型鰭片式省煤器管與膜式省煤器管特性對(duì)比。膜式省煤器，片與片之間形成了很多個(gè)小的煙氣通道，煙氣流速大的地方始終大，煙速小的地方始終小，煙速高的地方磨損加劇，煙速低的地方積灰增多，傳熱量減少。鰭片式省煤器，每排組件管與管之間的間隙小，將大煙道分成若干個(gè)小煙道，使煙氣速度和煙氣濃度更趨于均勻，減輕煙氣對(duì)省煤器的沖刷，避免省煤器的局部磨損。從傳熱角度來看，膜式省煤器的傳熱性能比鰭片式省煤器差。這是因?yàn)樵谀な绞∶浩鲀?nèi)，煙氣擾流性能差，在受熱面上形成較厚的附面層，因而熱阻增加，傳熱性下降。而鰭片式省煤器由于煙氣具有擾流性，附面層薄，再加上擾動(dòng)的作用，使傳熱效果增強(qiáng)，因而傳熱性能比膜式省煤器好。從加工制造來看，膜式省煤器加工制作工藝比鰭片式省煤器復(fù)雜。膜式省煤器的優(yōu)點(diǎn)是可以取消管夾，但膜片就成了管子及工質(zhì)的承重原件，膜片的拉力或壓力及管內(nèi)介質(zhì)的壓力全部作用在管子上，使管子負(fù)擔(dān)增加，可靠性下降。
三、高溫省煤器改造方案及實(shí)施
    1．高溫省煤器改造原則：
    (1)保持改造前后的空預(yù)器位置、支吊方式不變，同時(shí)保證排煙溫度在現(xiàn)運(yùn)行條件下不再提高，需全面考慮改造對(duì)鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的不良影響，人孔及相應(yīng)平臺(tái)位置不變。
    (2)省煤器磨損問題得到較為徹底的解決，同時(shí)兼顧降低鍋爐排煙溫度，降低鍋爐運(yùn)行費(fèi)用。
    (3)省煤器上、下部留有足夠的檢修空間。
    2．高溫省煤器改造方案：
    (1)采用H型鰭片管結(jié)構(gòu)省煤器，管排數(shù)84排、雙回路，管規(guī)格+32mmx4mm，橫向節(jié)距142mm，縱向節(jié)距90mm，鰭片厚度3mm，高度66mm，鰭片間距25mm。H型鰭片管結(jié)構(gòu)如圖l所示，改造后省煤器結(jié)構(gòu)如圖2所示。
    (2)二級(jí)省煤器進(jìn)出口聯(lián)箱及支承梁進(jìn)行更換。
    (3)為防止單組管排變形，在管排中間加裝起吊管夾，在管排兩側(cè)加裝臨時(shí)固定支架。
    (4)在安裝后的管排中間彎頭部位，上下安裝均流板，兩側(cè)加蓋防磨瓦，防磨板材質(zhì)采用Cr6S1Mo，左右側(cè)管排調(diào)整平齊，防止煙氣產(chǎn)生渦旋流。
四、改造后的效果
    改造后H型鰭片省煤器于2006年5月安裝投運(yùn)，取得了較好的效果，鍋爐效率、排煙溫度等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，磨損情況明顯改善。改造前排煙溫度平均值161℃，改造后排煙溫度平均值151℃。改造后，平均煙速?gòu)?.45m/s降至8,2m/s，管子磨損速率明顯下降。改善了尾部受熱面煙溫的分布，二級(jí)省煤器出口給水溫度升至276—281℃，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。鍋爐整體熱效率由修前的400t/h流量時(shí)的78.93%，提高到402t/h流量時(shí)的85.80%。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
五、結(jié)論
    1．改造方案可行，運(yùn)行性能達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期值，排煙溫度下降，省煤器的磨損減輕。
    2．選用H型鰭片省煤器擴(kuò)展了換熱面積，H型鰭片省煤器的受熱面積是同長(zhǎng)度光管的5—6倍，換熱量是光管的3～3.5倍，明顯降低了排煙溫度。
    3．在相同受熱面的條件下，省煤器在煙道內(nèi)的體積大大減少，擴(kuò)大了檢修空間。
    4．H型鰭片省煤器所用管子根數(shù)從改前的236根減至176根，彎頭及焊口數(shù)均比改造前大幅減少，所以爆漏的機(jī)率也會(huì)相對(duì)減小。