XX电厂锅炉空预器改造方案.docx

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1、XX电厂200MW机组SG-690/13. 6-M451循环流化床锅炉空气预热器改造方案重庆鑫顺盛达科技1/28a拗、情地mi帅川川眦，川hhi叫哪腓刖聃叫gH!iI!HH! !H!li!IIIII-1卜I i I Ii iII.图2-3 一次风管箱进、出风口及干烧挡板布置示意图! 11 * I I 11 i 图2-4二次风管箱进、出风口及干烧挡板布置示意图防止低温腐蚀：在一、二次风冷空气进口区域的前15排换热管采用ND钢管10/28防腐，并采用三维肋管变肋参数设计，仅在换热管管内（烟侧）加工肋片强化传 热，前15排换热管的管外（空气侧）不加工肋片，调整管内外换热热阻，提高 换热管管壁温度，确

2、保最低管壁温度不低于70C,此温度远大于美国GE公司推 荐的冷端平均温度导那么提出的68. 3C这一平安温度（详见附件二），降低低温 腐蚀风险。防止磨损与积灰：烟气横掠换热管必然产生磨损和积灰，尤其是一旦出现硫 酸氢钱堵塞，纵向管间的结垢基本无法清除，只有换热管立式布置，管侧烟气, 自上而下，才能最大限度降低积灰与磨损的风险；采用657X2. 2mm管径大于常 规640X1. 5mm换热管，堵塞风险降低。在上管板上方安装长度180nlm的整流防 磨管，防磨管周围浇筑耐火骨料，形成牢固的防磨层，如图2-5所示，提高管口 抗磨损能力，确保烟气经过整流后，管板区域的换热管内烟气与粉尘的流向与重 力方

3、向一致，与换热管壁面平行，降低换热管磨损风险。换热管立式布置和三维 肋管具有的自清灰能力（详见附件三），可确保换热管不积灰，预热器不设吹灰 器。防磨层图2-5：整流防磨管布置图防止硫酸氢铁堵塞和二次凝结：1）硫酸氢钱的形成及危害超净排放改造后，可能出现氨逃逸，由于锅炉烟气中还存在SO?等气体，催化 剂V2O5中的活性组分铀在催化降解NOx的过程中，也会对SO?的氧化起到一定的催 化作用，使烟气中局部S02氧化生成SO3 （V2o5 + S02V2 O4 + S03） ,S03与SCR 脱硝过程（简称SCR过程）中未反响的氨（逃逸的氨或过剩的氨）反响生成硫酸氢 氨（NHs+SOb+HzOmNH/

4、SOJ。硫酸氢镂在147220范围内呈浓稠的液态，具11/28 有较强的吸附性，导致飞灰流动性变差进而在空预器中沉降，造成空预器局部结 垢、积灰、堵塞。完全堵塞的预热器管没有烟气流通，冷空气从管外流过使管壁 温度降低，管内发生垢下腐蚀；局部堵塞的预热器管由于管内侧壁面附着含尘的 硫酸氢镂垢层导致换热减弱，管壁温度降低，发生垢下腐蚀。局部预热器管堵塞 后，烟气侧通流面积减小，阻力上升，局部烟气流速加大，而磨损与速度的三次 方成正比，流通截面减小将加剧对空预器管的磨损，磨穿后冷空气漏入，管壁温 度降低，发生硫酸蒸汽结露，产生低温腐蚀。出现堵塞后烟气侧阻力增加，引风 机电耗升高；腐蚀穿孔后空气漏入烟

5、气中导致风机电耗增加。2）防止硫酸氢钱结垢、积灰措施设置空气预热器干烧系统，即利用隔板将每一天空气预热器的本体和整个进 出口风道分隔成16个独立通道，并在最下面第1、第2级管箱的转折风道设置 16个干烧挡板门，运行过程中，通过切断空气流通，烟气与空气没有热交换， 即形成烟气对换热器的干烧，干烧时，由于空气热容小，没有相变，可以快速使 换热管金属壁温到达进口烟气的温度，只要金属壁温高于硫酸氢铉气化温度，就 可以清除换热器外表沉积的硫酸氢铁。干烧采取程序控制，建议每天对空气预热 器管箱依次轮流干烧一次，每次只干烧一组，确保干烧时排出的高温烟气与未干 烧的低温烟气充分混合，将混合后的烟气温度降到14

6、0c以下，使硫酸氢钱以结 晶形式进入除尘器，以此防止硫酸氢镂二次凝结。2. 3. 2改造效果及节能经济效益1）解决空气预热器磨损、积灰、低温腐蚀和硫酸氢镂堵塞问题；2）降低排烟温度，改善锅炉燃烧工况，提高锅炉效率；3）改造后空气预热器本体空气侧、烟气侧阻力低于改前的实际运行阻力， 风机能够满足运行要求；4）节能收益将现在空预器运行性能指标恢复到原设计值状态。按照原设计，当进口烟 气温度296. 1时，热风温度230,按照实际进口烟气温度340测算，原来 的管式空气预热器（新的）应该可以将热风温度加热到274,目前实际的热风 温度只有207,比设计值274c低67,热损失（少回收的热量）：Q=C

7、XmX t空气定压平均比热为：1026. 16J/kg.12/28空气质量：m=P V=l. 29X 653842Nm7h=843456kg/h t=274-207=67Q=1026. 16J/kg. X 843456kg/h X 67 X 10 6 =57989MJ/h折标煤：57989MJ/h + 29. 307MJ/kg=1979kg/h相当于发电标煤耗：1979kg/hX1000g/kg/ （200000kW/h）=9.895 g/kWh以年利用小时5000计，年节约标煤：1979kg/hX5000h=9895t/a以标煤单价800元/吨计，比改前年节约燃料费:800元/吨*9895吨

8、/年=791. 6万元/年以上收益还没有包括：改后比改前空气预热器本体阻力降低、排烟温度降 低使烟气系统阻力降低、除尘器效率提高、脱硫工艺水耗降低、净烟气温度降 低、碳排放权益等的收益。此方案改造为恢复性改造，采用原来的空气空预器或者采用三维肋管空气预 热器（3级变2级），可以降低发电煤耗9. 895 g/kWh,每年可以节约燃料费311. 69 万元/年，但采用三维肋管空气预热器可以解决原来空气预热器存在的磨损、低 温腐蚀和硫酸氢镂堵塞问题，实现空气预热器长期经济平安运行。2. 3. 3改造方案二：深度节能改造将空气预热器排烟温度降低到120C,预热器出口风温从改前的207c提升 至308,

9、实现深度节能，并解决原来空气预热器存在的磨损、低温腐蚀和硫酸 氢镂堵塞问题，实现空气预热器长期经济平安运行。三级卧式改三级立式。在空预器恢复性改造2级基础上增加1级，可以进一步降低排烟温度，实 现深度节能。三维肋管预热器设计参数每台锅炉配两台预热器，单台预热器计算数据如下表:工程单位方案1方案2换热器净长m1818换热器净宽m3.003. 00换热器净高（含管板）m3. 313.3113/28管子平均长度mm32743274管子外径mm5757管子壁厚mm2.22.2管子材质/Q235Q235管组纵向个数个（级）23管组换热面积m21125716885换热器总重（仅含管板）t234353烟气流

10、量Nm3/h377824377824空气流量Nm3/h326921326921进口烟温340340出口烟温150128进口风温3535平均出口风温280308平均空气速度m/ s10.010.3空气阻力Pa14372291平均烟气速度m/s9.69.4烟气阻力Pa10331546热量kw2924232674最低金属壁温10994%Q04200图3-6三维管空预器改造布置平面图14/28图3-7三维管空预器改造布置立面图9970图3-8 一次风管箱进、出风口及干烧挡板布置示意图15/282. 3. 4改造效果及节能经济效益1）解决空气预热器磨损、积灰、低温腐蚀和硫酸氢钱堵塞问题；2）降低排烟温度

11、，改善锅炉燃烧工况，提高锅炉效率；3）改造后空气预热器本体空气侧、烟气侧阻力低于改前的实际运行阻力，风 机能够满足运行要求；4）节能收益改造后，预热器出口风温从改前的207提升至308C,热风温度比改前升 高101,多回收烟气余热：Q=CXmXAt空气定压平均比热为：1026. 16J/kg.,空气质量：m= P V=l. 29X653842Nm3/h=843456kg/h t=308-207=101Q=1026. 16J/kg. X 843456kg/h X 101 X 1 O-6=87417MJ/h折标煤：87417MJ/h4-29. 307MJ/kg=2982. 75kg/h相当于发电标

12、煤耗：2982. 75kg/hX1000g/kg/ （200000kW/h）=14. 91 g/kWh以年利用小时5000计，年节标煤：2982. 75kg/hX5000h=14913. 75t/a以标煤单价800元/吨计，年节约燃料费：800元/吨X 14913吨/年=1193. 04万元/年以上收益还没有包括：改后比改前空气预热器本体阻力降低、排烟温度降 低使烟气系统阻力降低、除尘器效率提高、脱硫工艺水耗降低、净烟气温度降 低、碳排放权益等的收益。4.空预器本体设备价格（万元）16/28工程材质单位数量单价金额备注预热器管箱ND 钢/Q235t468方案一预热器管箱ND 钢/Q235t70

13、6方案二本报价为报价表内设备报价，不含运输、包装保险费用。报价以当前钢材市场价测算，假设钢材价格涨幅超过5%,报价做相应调整。17/28附件一：三维肋管技术改造业绩：空预器节能改造.重庆九龙火力发电有限责任公司1X200MW机组空气预热器改造（2012年2月 投运，节能、解决低温腐蚀）1 .松藻电厂2X150MW机组管式空气预热器一体化改造（2014年10月投运，节 能、解决低温腐蚀和消除白烟）.大唐保定电厂2X200MW机组管式空气预热器（2015年9月投运，解决脱硝装 置布置和硫酸氢镂堵塞问题）2 .溢达自备电厂3X12MW机组空气预热器一体化改造（2017年3月投运，节能、 解决低温腐蚀

14、和消除白烟）.贵州金源集团习水发电厂4X135MW机组1号炉管式空预器低温段管箱改造 （2017年5月，节能、解决硫酸氢镀堵塞），第二台低温段管箱改造2018年8 月完成。3 .粤洸发电有限责任公司2X135MW等级1、2号机组空气预热器中低温段改造 （2017年10月投运，节能、解决低温腐蚀和硫酸氢镂堵塞）.国家电投合川双槐电厂2X300MW机组锅炉空气预热器一体化改造（国家电投 重大科技工程，撤除回转式空气预热器改为三维管空气预热器，2018年6月投 运，节能、解决低温腐蚀、硫酸氢镂堵塞和消除白烟）4 .大连北海热电4X220t/h锅炉空气预热器低温段改造（解决低温腐蚀、结垢问 题，降低排

15、烟温度，2018年12月投运）.山东京博控股股份恒丰分公司240t煤粉炉空预器中温段更换（降低 排烟温度，2018年11月投运）5 .河北诚信集团九天医药公司#1炉空预器改造。（解决空预器堵塞、腐蚀等问 题，减小布置空间，2019年11月投运）.山西西山热电有限责任公司240t锅炉空预器改造。（节能、解决空预器堵塞、 腐蚀等问题，2019年9月投运）6 .新疆华泰重工责任热电厂410t锅炉#1双效节能空预器改造。（节能, 消除白烟等，2019年9月投运）.河北诚信集团九天医药公司#6炉2空预器改造。（解决空预器堵塞、腐蚀等18/28 问题，减小布置空间，2019年11月投运）.新疆华泰重工责任

16、热电厂410t锅炉#2双效节能空预器改造。（节能, 消除白烟等，2020年6月投运）7 .福建瓮福紫金化工股份150t锅炉空预器改造。（节能，解决空预器 堵塞、磨损，2021年1月投运）.山东垦利75t/h循环流化床锅炉预热器改造8 .川维空预器更换（东锅）GGH改造1 .重庆九龙火力发电有限责任公司1X200MW机组三维管GGH改造（烟气脱白， 2008年5月投运）.国家电投平顶山热电2X210MW机组#6炉三维管GGH改造（烟气脱白， 2016年10月投运）2 .粤电集团韶关电厂2X600MW机组管式GGH改造（烟气脱白，2017年3月、10 月投运）.东莞市道洛兴隆造纸厂自备电厂GGH贵

17、州（烟气脱白，2018年2月 23日投运）3 .东莞顺裕纸业3#、4#锅炉GGH改造（烟气脱白，2018年2月27日投 运）.大唐贵州发耳发电2、3号机组（600MW）回转式GGH改为三维管GGH（烟 气脱白，2018年4月10日投运、2018年11月投运）4 .国家电投合川双槐电厂1号300MW机组三维管GGH改造（2018年12月投运）.大唐贵州发耳发电1号机组（600MW）回转式GGH改为三维管GGH （烟 气脱白，2019年11月投运）5 .东莞金洲纸业热电厂烟气消白系统MGGH2018年10月.成都锐思环保技术股份脱销GGH2020年5月19/28目录1 .概述3锅炉预热器现状31.

18、1 锅炉设计煤质资料4L 3锅炉烟风流量4L4原预热器设计数据42 .锅炉空预器节能改造工程方案51换热器布置方式和换热管的选择52. 2三维内外肋片管技术介绍63三维管空预器改造方案介绍73. 3. 1改造方案一：空预器性能恢复性改造73. 2改造效果及节能经济效益124. 3. 3改造方案二：深度节能改造134改造效果及节能经济效益153 .空预器改造本体设备价格16附件一：三维管换热器应用业绩17附件二：防止低温腐蚀说明19附件三：三维肋片换热管选型说明20附件四：西安热工院节能依据261.概述2/28专项改造.国电海南乐东电厂2X350 MW机组烟气脱白（2018年12月第一台投运，第

19、二 台2019年1月投运）1 .鄂尔多斯市西北能源化工有限责任公司2X130 t/h锅炉SGH改造（烟气脱白， 2019年6月投运）.山西西山热电有限责任公司#2炉低温省煤器改造。（2019年11月投运）2 .重庆旗能电铝2X300MW机组煤电节能改造。（2021年4月投运）.广西钢铁集团防城港钢铁基地工程脱硫脱硝改造。（烧结机，2021 年4月投运）附件二：防止低温腐蚀说明图附2-1为API （美国石油协会）及GE公司推荐的冷端平均温度导那么，折 线以上为运行温度范围，该导那么专门针对Corten钢及类似的钢种如ND钢或搪瓷。 从图中可以看出当含硫量小于1.5%时，冷端平均壁温大于68. 3

20、左右，冷端运 行是平安的；当含硫等于2时，冷端平均壁温大于73运行是平安的；含硫等 于2. 5时，冷端平均壁温大于77左右是平安的。本工程最低壁温为88C,远 高于平安线。20/28图附2-1燃煤机组冷端平均壁温导那么据前苏联1973年版锅炉机组热力计算标准，受热面金属壁温大于水蒸气露 点温度25,小于105,受热面金属低温腐蚀速率小于0.2mm/年，这个腐蚀 速度是可以接受的。本工程的最高水露点温度为47.9C左右，因此认为换热面 壁温大于72. 9是平安的。3）中科院金属研究所联合上海成套设计院及外高桥第三发电厂进行了旨在 确定设备使用寿命和合理选择传热管金属材料的锅炉烟气低温腐蚀模拟实验

21、研 究,在设备预期10年的寿命周期内，传热管金属壁温控制在651,烟气余 热回收装置的运行是平安可靠的。综上，根据国内外的研究及实践，本案最低壁温控制在88是平安的。附件三：三维肋片换热管选型说明1 .三维肋片管介绍三维内、外肋片是在金属管内、外壁采用刻切加工的方法而形成的（见图附 2-1）,其肋面是一个曲面与平直面的结合体，称之为“三维”肋化技术，这既 是一种新型加工技术，又是强化换热的技术，尤其是实现了管内换热强化。三维 肋片管是由肋片组成的非连续的新一代强化传热管，实现了二元流动向三元流动 的转变；换热能力、抗积灰能力更强；一体化加工形成，没有接触热阻；能调整21/28管壁温度，有利于降

22、低低温腐蚀风险；能使换热管管间距适当加大，利于清灰和 检修换管；管内、外同时换热强化，使换热器更加高效和紧凑，是一种换热性能 优异的高效传热元件。图附2T三维内外肋片管螺旋翅片管、H型翅片管肋化系数高，在省煤器的上已得到应用，H型翅片、 螺旋翅片为二维连续肋片，流体流经肋片外表形成连续流动边界层，其流动传热 局限于二维流动条件下的对流换热。实验研究说明，非连续的三维肋片使流动边界层得不到连续的充分开展（三 维肋片截断了流动边界层），导致气流产生翻越流、横向二次流、回流、以及涡 漩流，其强化传热机理非常复杂，但强化传热效果更佳。三维内肋管加工工艺技 术曾获得1990年布鲁塞尔国际创造金奖、国家创

23、造奖，三维管GGH等曾获能源局 科技进步奖等荣誉。2 .三维内、外肋管强化换热机理三维肋管换热器，其优良的传热性能得力于三维内、外肋管的换热特性，三 维管肋化技术主要从七个方面强化了换热，分别为：1）扩展外表：可在圆管内、外侧采用三维肋化技术，扩大换热面积，实现 强化传热，得到较高的传热系数。2）加强流体扰动：每个肋片就是一个独立的扰动元，在肋片扰动作用下， 流体成三元流动。流体沿流动方向在波谷处（近壁面）速度降低、静压增大，波 峰处速度增加、静压减小，使流速和压力周期性地变化。沿流动方向肋片区域的 流体被一个个肋片截流，形成非连续的边界层流动，极大地减薄了边界层的平均 厚度，流动状态到达充分

24、湍流，使得三维肋片管换热系数明显提高，并减少积灰。22/283）肋间流体加速：沿周向方向布置的不连续肋片，缩小了流体的有效流通 面积，提高了整体横截面内的流通速度，也同时提升了相邻肋片间的流体流速。 流体流速的增加，可使边界层减薄，减小热阻并减少积灰。4）流体受到扩缩的振动：当流体沿轴向方向通过管道，分布在圆周方向上 的肋片减小了流通面积，形成收缩段。而当流体流经无肋片段的管道时，流通面 积回复正常，形成扩张段。这种交替的“扩张-收缩”，使流体产生脉动及振动， 增加了流体的湍动度，强化了对流换热，并减少积灰。5）重复冲刷：非连续肋的设计，产生流体的脉动流动，使得流体在翻越肋 片后，对肋片后的正

25、常段（无肋的直管段）的壁面，形成反复冲刷，不仅仅破坏 了层流底层，降低了热阻，同时，当流体在翻越肋片后，与远离壁面的流体混合， 这使得流体近壁面温度梯度增加，增强了换热能力，并减少积灰。6）增加管壁粗糙度：在三维肋片管生产过程中，一方面，刀具刮起金属管 壁外表，形成肋片和凹坑，使未加工外表高于加工外表，形成粗糙凸起物，另一 方面，经刀具加工后的外表的粗糙度要高于初始外表的外表粗糙度，形成一个个 微小的粗糙凸起物。两种粗糙凸起物，可增强流动的湍流度，同时能抑制流体边 界层的充分开展，可大大强化流体与壁面的换热强度，并减少积灰。加工后的表 面与初始外表之间粗糙度差异大，7）减小当量直径：沿圆周方向

26、的多个肋片，减小了工质流通面积，同时增 加了湿周，可同时减小当量直径。而湍流对流换热系数与当量直径的0.2次方成 反比，即a 8诃，当量直径加越小，那么a越大。de换热管外外表的三维肋片，除了具备前面描述的影响机理外，还解决了流体 绕流光管时，层流到湍流转变、湍流边界层与壁面脱离两个区域换热能力弱的问 题。管外肋片破坏了流体绕流圆管时的流动边界层、别离区回流边界层，肋片将 边界层截流成为了短节流，流体绕流外肋管时在壁面消除或减弱流动别离，降低 了绕流脱体阻力。3 .三维肋管防积灰、磨损、腐蚀机理3.1 管内流场分布有利于减少积灰和磨损在三维肋片管流场中，肋片对气固两相流场和管内颗粒流动都产生重

27、要影响。 烟气在流经肋片时，会出现垂直翻越肋片和水平绕过肋片两种情况。23/28图附2-2为肋片区域的速度矢量图，用速度矢量分布说明了烟气垂直翻越的 过程。由肋片附近的速度矢量分布可以看出，当烟气流经肋片顶部时，呈现翻越 式的流动。这一方面促进了壁面区域低温烟气与流动中心区域的高温烟气之间的 混合，同时也影响了粉尘颗粒在管内的运动轨迹。烟气在翻越肋片的同时，局部 粉尘颗粒受到肋片及周围烟气流动的影响，会产生变向，远离肋片区域，进入管 内中心区域。这降低了壁面附近区域的煤粉颗粒浓度，一定程度上缓解积灰、磨 损。图附2-2肋片区域速度矢量分布图015 m/s（a）肋片上游（肋前）区域（b）肋片区域

28、图附3-3肋片周围速度矢量场分布三维肋片管技术与传统的连续肋技术（H型翅片管、螺旋翅片管等）不同, 其间断性的肋结构布置方式，在肋片根部产生水平绕流，进而对肋间流场及粉尘 颗粒的流动也产生影响。图附3-3描述了烟气在流经肋片时，在肋片周围的速度 矢量分布。可以看出，间断的肋结构布置，使得局部烟气会在水平方向绕过肋片， 由两个肋片之间流过，这一方面防止了前后两级肋之间的流动死区的形成，另一 方面也在一定程度上降低了肋间（同一圆周上的相邻两个肋片）积灰的几率。24/283. 2管内粉尘颗粒分布有利于减少积灰和磨损图附3-4比拟了管内近肋片区和流动中心区的粉尘颗粒浓度分布。对于普通光管，粉尘颗粒浓度

29、随烟气流动变化不大，且略有降低。这是因为局部颗粒在重 力作用下，流入近壁面区，使得壁面附近颗粒浓度增加，容易造成积灰及磨损。强化传热机理研究、三维内肋管气固两相流动模拟 管内粉尘颗粒分布采用三维内肋管时，管内中心区和肋片区域的颗粒浓度明显增加。说明随着烟气的流动，肋片区(近壁面区)内的粉尘颗粒在翻越肋片的过程中， 局部颗粒远离壁面，进入近肋片区或管内中心区或，降低了壁面区域的粉尘浓度, 可在一定程度上缓解积灰。Doosan Power Systems图附3-4管内肋片区及管内中心区的粉尘颗粒浓度变化对于三维内肋管，沿着烟气流动方向，三维内肋管管中心区域和近肋片区域 的颗粒浓度明显增大，肋片区内

30、的粉尘颗粒在翻越肋片的过程中，局部颗粒远离 壁面，进入近肋片区域或管内中心区域，降低了肋片区域的粉尘浓度，在一定程 度上缓解了积灰、磨损。3. 3肋片区域的速度分布有利于减缓肋片磨损受热面积灰、磨损均与烟气流场分布和烟气流速大小有关，烟气流速在管内 分布相当不均匀，呈现高流速、中流速、低流速3个区域，管中心区域的平均速 度最高，近肋片区域的平均速度次之，肋片区域的平均速度最低(0. 51. 5m/s), 由于低速区烟气速度低，粉尘浓度颗粒在翻越肋片和绕流肋片时，对肋片的磨 损就会大大减轻。结论：通过对三维肋管内的流场和粉尘颗粒分布趋势分析。烟气流经肋片时 所产生的在垂直方向上的翻越和水平方向上

31、的绕流，对粉尘颗粒的流动有重要影 响。流场和粉尘颗粒分布使得更多的粉尘颗粒远离壁面，进入管内中心区域， 降低了壁面附近的粉尘浓度，防止了大面积积灰和对肋片的磨损；非连续肋结 构使烟气在肋间的流动对壁面存在冲刷，对肋片附近的积灰有着一定的抑制作用, 管内断面烟气流速分布不均匀,呈现高流速、中流速、低流速3个区域，肋片25/28处于低流速区，在低粉尘浓度下肋片受到的冲刷磨损最轻。3. 4三维肋管可提高壁温减轻壁面腐蚀图附2-5尾部换热器受热面示意图尾部受热面防止酸腐蚀最有效的方法是壁温高于烟气的腐蚀温度，三维肋管 能提高和调节尾部受热面的壁温是三维肋管预热器最重要的技术指标之一。如图 附2-5所示

32、，三维肋管预热器最低的壁温发生在P处，只要此部位壁温高于烟气 腐蚀温度，那么整个换热面壁温就高于烟气的腐蚀温度。因管壁热阻比管内和管外热阻小得多，可忽略不计，管内壁温和管外壁温近 似相等，管内、外外表可用同一壁温L表示，管内原烟气出口温度T、，2,而管外 为净烟气进口烟温Ta”取一微元面积，由热平衡关系式可得:3Q = 伟川U= Tal)dF0亿2 &)(hi d()八j+ 1di从上式可知，当进口净烟气温度、原烟气出口烟温一定，而5/& （管外径 与管内径之比）一般差异很小，那么h/h。越大即管外与管内对流换热系数之比越26/28 大，壁温越高。三维肋管可通过调节管内、外肋片密度（变密度三维

33、肋管），从而调节管内、 外对流换热系数大小，在辅以合理肋片参数设计，使管内对流换热系数大幅度高 于管外对流换热系数，可保证壁温显著提高，减轻积灰腐蚀。3 . 5三维肋管的自清灰作用不管介质是被加热或冷却，三维肋管换热温差I Tf-TW |都比光管小，对减 轻管外表积灰结垢有利。减轻积灰结垢另一重要原因是肋片管不会象光管沿圆周 和轴向结成均匀的整体灰垢层，沿肋片和管子外表结成的垢片在手风琴式的“扩 张-收缩”作用下，会在肋根处断裂，促使灰垢自行脱落，表达了良好的阻垢和 自洁特性，不但减小了壁面的积灰速度，一定程度上也防止了存在于烟气中的湿 的粉尘颗粒粘结在管壁外表，在采取了调节控制壁温的有效措施

34、后，可进一步抑 制低温腐蚀。4 .结论：基于三维肋管具有其它强化换热管无法超越的优势，故本工程选用三维肋 管技术，以实现换热器最优化。27/28附件四排烟温度对锅炉效率及供电煤耗的影响在锅炉热效率计尊过程中.排烟热损失在各项热狗失中所占的比例最大.足 影啊锅炉效率的E要因素.持烟热损失上耍出排剧嬴眼与烟气吊：决定.揖地温氏 高于环境温度这多、烟气加越火,排烟热根失越大，根据锅炉千街. I 5：/ =|1 -(/, * */ +/-j)|x|00%.n .hHM1: q、0b ,以100因此一保证锅炉其它参数不哽的情况下,揖烟制度增加乂时,播烟热损 失增加通过/量的试验数据测时可仙.般排烟温度降

35、低 KM5C.；锅炉做率炉加0.6-1%.根据忸炉我率正平衡泞口方法可如：” 幺旦7(Xx4.18x/由上式可知.谒炉效率变化时.供电标准煤耗的关化关系为二&小眼堪达J经验关系及理论公式可按加上关系进力计更：THAff供电煤耗供电煤何变化务,仇仲t%g/kWhRk A h21.63某电厂数棺I000MW1004.170 541.60某电，敷据一据以上公式，再结公东电厂实际数据q计讣得到川烟海度侬降低ioc时 供电标椎煤耗的变化率估计左值应花162Jg/kWb之间a西安鼎：1.防鬼L有限公向 牌炉嫂多发坏快事业中 20B.I 16： ; ； ./28/281.1锅炉预热器现状XX电厂SG-690

36、/13.6-M451锅炉为循环流化床锅炉，共4台机组。配管式空 气预热器，布置于锅炉尾部烟道末级省煤器后。根据锅炉总的性能要求，预热器 分隔为一次风、二次风两个独立局部。整个预热器卧式布置，换热管水平顺列布 置，空气从管内水平流过，烟气自上而下从管外流过。预热器一、二次风各三级。 布置如图1T所示。图1-1 SG-690t/h锅炉预热器布置示意图通常，同一台空气预热器进口烟气温度升高时热风温度和排烟温度均应相 应升高，且温差基本不变。目前空气预热器进口烟气温度340比设计值296.偏高约44,热风温 度应该比设计值230高44为2740c，但实际二次风温度207甚至比原设计 值230还偏低23

37、左右，说明空气预热器换热能力严重缺乏；排烟温度应该比 原设计值135c高44c为179C,实际未修正的排烟温度150 （比原设计值135c 偏高15c左右，应该偏高44c左右），说明空气预热器漏风严重。从运行参数 可以看出：空气预热器已经严重偏离设计值，磨损泄漏、积灰和堵塞使换热器 的换热能力显著降低，热风温度升不上去，严重的漏风使排烟温度也升不上去,3/28空气预热器的经济性很差。1. 2锅炉设计煤质资料序号名称单位数值1收到基碳%42. 822收到基氢%2.813收到基氧%11. 174收到基氮%0. 405收到基硫%0. 376收到基水分%21. 127收到基灰分%21.308干燥无灰基

38、挥发份%41. 189低位发热量kcal/kg37381. 3锅炉烟风流量序号工程名称单位设计煤种1空预器出口烟气量Nm3/h7731942空预器进口一次风量Nm3/h3755503空预器进口二次风量NmVh294370L4原预热器设计数据4/28序号名称单位空预器1管子外径mm602管子壁厚mm2. 753横向节距mm904纵向节距mm805横向管子排数排1986纵向管子排数排1207受热面积m2307688烟气流通面积2 m44. 289工质流通面积211118. 4810烟气流速m/s9.711工质流速m/ s16.212烟气进口温度296. 113烟气出口温度135. 314工质进口温

39、度35.015工质出口温度230.016传热系数kcal/m2. h16.617工质吸热量kcal/kg31318附加面工质吸热量kcal/kg2.锅炉空预器节能改造工程方案搪瓷管损坏原因分析搪瓷管是利用搪瓷材料自身的防腐蚀能力进行防腐，属于被动防腐。1）磨损管外烟气，必然存在粉尘对管壁的横向冲刷，必然产生磨损，尽管搪瓷材料 的主要成分SiO2有比拟高的硬度，但是，灰的主要成分是A1203和SiO2, A1203 的硬度要高于S102,因此，搪瓷管的抗磨能力十分有限，仅仅略优于普通碳钢 而已。2）腐蚀搪瓷管耐腐蚀是建立在外表搪瓷完好基础上的，由于搪瓷与金属材料的物性 差异大（膨胀系数不同、密着

40、力有限），加上制造、安装、使用和必然存在磨损 等多种原因，无法保证搪瓷不脱落和磨损，尤其是，采用搪瓷管后烟气侧的换热 热阻增加，管壁温度会降低，一旦搪瓷脱落，其腐蚀速度要比普通碳钢更快，此 外，由于搪瓷管的换热能力低于普通碳钢管，采用搪瓷管会使排烟温度升高，因 此，采用搪瓷防腐只是治标不治本。2. 1. 2布置方式：管式空气预热器有卧式布置和立式布置之分。卧式布置：壳侧烟气，烟气横向冲刷，必然磨损，而且始终存在磨损与积灰 的矛盾，有磨损就没有积灰，低负荷要不积灰，就必须选择较高的烟气流速，高 负荷时就必然加剧磨损，反之亦然，停炉过程中的浮灰更是不可防止，一旦清除 不干净就会形成灰的板结，形成烟

41、气走廊。关键是，一旦出现硫酸氢镂堵塞，由 于硫酸氢镂与灰的相互多层包裹，需要较长时间水的侵泡才能清除硫酸氢镂，因5/28 此，即使停机采用水冲洗也因为难以实现水的长时间侵泡，硫酸氢镂仍然难以清 除，低温腐蚀引起的结垢更加难以清除，尤其是上下管间的结垢；立式布置：管侧烟气，由于管内肋片错列布置，运行过程中，气流对肋片的 冲刷，肋片不易积灰，止匕外，肋片低矮，处于层流到紊流的过渡区域，肋片区域 的烟气流速低于烟气平均流速（设计时控制此区域烟气流速在2m/s左右），肋片 磨损轻微；含尘烟气流动方向与管壁平行，烟气自上而下可最大限度降低磨损与 积灰的风险，细小肋片的浮灰很少，采用大管径，堵管风险进一步

42、降低。即使出 现硫酸氢镂堵塞，也可以停机后以注水浸泡方式溶解硫酸氢钱，消除硫酸氢镂堵 塞，也可以采用高压射流冲洗。为了防止硫酸氢镂堵塞，只能采用在线干烧方式清除硫酸氢镂，实践证明, 每天干烧一次，足以清除换热管外表沉积的硫酸氢钱。为此，本次改造拟选择三维内外肋片管高效换热器，立式布置。2. 2三维内外肋片管技术介绍三维内外肋片管加工工艺和设计技术是重庆大学廖光亚教授团队的创造，曾 获得第39届国际尤里卡创造博览会金奖、国家创造四等奖、教育部自然科学一 等奖、国家能源局科技进步二等奖等，属于第四代换热技术，国际领先，具有完 全自主知识产权。（详见附件三）三维管高效换热器在电厂应用的装机总量近80

43、00MW,包括600MW、300MW等 机组（详见附件一），已经成功解决了空气预热器、管式GGH等的低温腐蚀、结 垢和硫酸氢镂堵塞等问题，具有良好的推广价值。1）三维管换热器解决磨损与结垢的方法换热管卧式布置始终存在磨损与积灰的矛盾，低负荷不积灰，高负荷必然磨 损，不可防止。烟气管外横掠，始终存在粉尘对换热管的冲刷，磨损不可防止。换热管立式布置、管侧烟气、壳侧空气，可以最大限度减少磨损与积灰。这 时，必须在管板外设置整流管（防磨管）。2）三维管换热器解决低温腐蚀与结垢的方法近年大量的工程实践，尤其是低低温省煤器的应用已经证明，燃煤含硫率2. 5%及以下时，只要金属壁温不低于68C,低温腐蚀的发

44、生是有限的，只要选6/28择合适的材料和适当的管壁厚度就能够能够有效控制低温腐蚀与结垢，就能够满 足使用要求（详见附件二）。三维管可以通过在烟气侧加工肋片、空气侧不加工 肋片的方式减小烟气侧的热阻，提高金属壁温，有效降低低温腐蚀风险。3）三维管换热器解决硫酸氢钱堵塞的方法气气换热器管内外介质均为热容小的气体，只要切断进入换热器的低温气体, 并引入高温气体，就可以迅速将换热管的金属壁温提高到与高温气体相同的温度, 实现干烧，只要金属壁温高于硫酸氢镂气化温度就可以清除沉积在换热管外表的 硫酸氢镂，关键是，管式换热器可以很容易地将进出换热器的烟风道和换热器本 体进行分隔，形成假设干独立的通道，通过对

45、每一个独立通道进行轮流、依次干烧， 既可以提高干烧换热器的金属壁温（大于207c以上），使硫酸氢钱气化，又可 以使排出的高温气体与没有干烧的低温气体混合，将混合温度降低到147以下, 使硫酸氢钱以结晶形式进入后续系统，从而防止硫酸氢镂的再次凝结。2. 3三维管空预器改造方案介绍2 .3.1改造方案一：空预器性能恢复性改造将空气预热器性能指标恢复到原设计值状态，并解决原来空气预热器存在的 磨损、低温腐蚀和硫酸氢钱堵塞问题，实现空气预热器长期经济平安运行。三级 卧式改两级立式。在原空预器框架内，用强化换热元件三维肋管（详见附件一）制作管式预热 器替换原光管预热器。原预热器三级卧式布置改为两级立式布置，每级间留800mm 维护检