1 前言
為滿足GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》中重點地區(qū)煙氣污染物排放限值的要求，江蘇鎮(zhèn)江發(fā)電有限公司三期（2×630MW機組）在2013年進行了電除器的改造，并在電除塵器入口加裝低溫省煤器裝置，以提高電除塵器除塵效率，同時還可通過余熱利用，提高機組熱效率，節(jié)能降耗。自設備投入運行以來，多次發(fā)生泄漏故障，嚴重時直接影響電除塵安全穩(wěn)定運行。根據設計要求，低溫省煤器的換熱管組無泄漏運行時間不低于50000h，檢修間隔與機組的檢修間隔時間一致，即1.5年一次小修，6年一次大修，滿負荷時降低發(fā)電煤耗不低于2.5g/kwh。當內部發(fā)生泄漏時，除停爐情況否則無法進入煙道進行檢修，只能采取隔離措施，如不能判斷具體位置只能隔離多個甚至整體隔離，致使該設備整體退出運行，設備利用率較低。每減少一次泄漏，一年大約可以節(jié)約費用約50萬元，因此研究低溫省煤器泄漏原因并找出相關對策十分重要。
2 低溫省煤器概述
火力發(fā)電廠消耗我國煤炭總產量的50%，其排煙損失是鍋爐運行中最重要的一項熱損失，約為5%--12%，占鍋爐熱損失的60%--70%。一般情況下，排煙溫度每升高10-20℃，排煙熱損失增加0.6%-1.0%。合理降低鍋爐排煙溫度對節(jié)約燃料和降低污染具有重要的實際意義。
近年來鍋爐余熱回收利用，降低排煙溫度類的鍋爐技術改造較多。低溫省煤器及擴展表面強化換熱技術用于鍋爐尾部受熱面改造已經成功應用于國內外多家電廠鍋爐的節(jié)能改造，在理論上也己發(fā)展到結構系統(tǒng)優(yōu)化的階段。具體方案為：凝結水在低溫省煤器內吸收排煙熱量，降低排煙溫度，自身被加熱、升高溫度后再返回汽輪機低壓加熱器系統(tǒng)，代替部分低壓加熱器的作用。低溫省煤器的傳熱溫差低，因此換熱面積大，占地空間也較大，在考慮各種因素條件下，其安裝位置大致分為三種：一是在除塵器的進口；二是在脫硫吸收塔的進口；三是煙囪入口。由于其應用廣泛，技術成熟，國家能源局將其列入《燃煤電廠綜合升級改造節(jié)能降耗技術、產品推薦目錄》。
3 低溫省煤器結構
江蘇鎮(zhèn)江發(fā)電有限公司三期（2×630MW機組）低溫省煤器采取的是受熱面整體布置于空氣預熱器與除塵器之間的方案，并聯(lián)入原回熱系統(tǒng)，安裝于空氣預熱器與除塵器之間的四個水平煙道內，如下圖
圖一
低溫省煤器內凝結水與煙氣換熱呈逆流布置，一方面可大大提高煙氣調溫裝置的傳熱系數(shù)；另一方面，可使排煙溫度的降低不受介質出口水溫的限制，最大限度地降低排煙溫度。受熱面采用順列H型翅片管逆流分組式的布置，每個受熱面布置若干個換熱管箱，每組管箱的進出口安裝手動閥門，可實現(xiàn)單組管箱的切除與投運，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。如下圖，
圖二
4 泄漏原因分析
4.1運行以來的泄漏情況統(tǒng)計，見下表（僅統(tǒng)計#5爐），
表一低溫省煤器泄漏情況統(tǒng)計
泄漏時間 | 泄漏部位 | 泄漏情況 |
2013-12-27 | #5爐AA側 | 管材質量問題 |
2013-12-27 | #5爐AB側 | 管材質量問題 |
2014-4-24 | #5爐AA側-6、-7、-8組 | 磨損減薄 |
2014-5-18 | #5爐AA側-5組 | 焊縫漏 |
2014-6-3 | #5爐BA側-1組 | 磨損減薄 |
2014-9-29 | #5爐BA側 | 磨損減薄 |
2015-5-4 | #5爐AA、BB側各一組 | 磨損減薄 |
2015-6-9 | #5爐BB側-8組 | 磨損減薄 |
2015-11-30 | #5爐BA側 | 磨損減薄 |
2016-6-15 | #5爐BA側 | 磨損減薄 |
2017-5-14 | #5爐BA側-6組、BB側-4組 | 磨損減薄 |
通過歷次的停爐檢查發(fā)現(xiàn)，除剛剛安裝后的兩次管材質量問題以外，泄漏點基本都是磨損減薄導致。多出現(xiàn)在迎風面假管后面第一根，翅片根部，磨損部位較為集中。典型圖片如下圖，
4.2原因分析
4.2.1煙氣流場不均勻。
整體上考慮，煙氣從空預器出口至低溫省煤器入口，通過導流板分配，由于導流板設計不合理，導致煙氣分配不均形成煙氣走廊，造成局部沖刷劇烈；局部流速過高或者煙塵含量過高同樣會導致局部磨損減薄超標。此情況由圖三可以看出。
局部上分析，同樣由于導流板設計不合理，導致低溫省煤器迎風面第一組模塊的煙氣進入角度不是垂直狀態(tài)，在通過受熱面管道翅片時形成撞擊產生渦流，對換熱管束翅片根部沖刷加強，導致根部磨損嚴重。此情況從圖四可以很好得到證明。
4.2.2管材質量的影響。
低溫省煤器受熱面管束質量，直接影響到設備的安全經濟運行。安裝初期的兩次泄漏，經過分析為原材料存在質量缺陷，導致制造出來的換熱模塊存在問題。
4.2.3飛灰濃度的影響。
由于煤炭資源的不可再生性，優(yōu)質煤種越來越少，煤炭價格也隨之增長，入爐煤質越來越差，灰分也越來越高。原鍋爐設計煤種灰分為10.26%，常用的煤種成分中灰分范圍大概為10%-24%，煙氣飛灰濃度的增加必然導致低溫省煤器換熱管束的磨損加劇。
4.2.4煙氣流速的影響。
受熱面金屬表面的磨損正比于飛灰顆粒的動能和撞擊次數(shù)。飛灰顆粒的動能和速度的平方成正比，而撞擊次數(shù)同速度的一次方成正比，管子金屬面的磨損就同煙氣速度的三次方呈正比例。煙氣流速直接影響低溫省煤器模塊的換熱系數(shù)，流速增加，換熱效果提高，同時增加的還有風機電耗，加速了模塊管束的磨損；流速降低，換熱效果降低，模塊管束吸附的灰粒無法被帶走，可能導致積灰嚴重，造成模塊堵塞，影響鍋爐安全運行。
5 防范措施
5.1入口煙氣流場優(yōu)化。
利用基于CFD仿真分析技術對低溫省煤器入口煙氣流場進行數(shù)值模擬得出合理的導流板結構和數(shù)量，在滿足參數(shù)指標的前提下，導流板的數(shù)量盡可能減少。
盡量消除入口漏風對流場的影響。定期檢查煙道、伸縮節(jié)漏點，及時處理。
此外，加強SCR噴氨優(yōu)化調節(jié)，定期空預器、低溫省煤器吹灰，防止發(fā)生局部煙道堵塞時，煙氣偏流向未堵塞側煙速提高，造成單側局部磨損。
5.2加強換熱模塊、管束質量管理。
a.采購時要求供應商提供100%合格的無損檢測和超壓水壓試驗報告。
b.檢修過程質量管控，焊接工藝嚴格把關。
c.具備條件情況下，投入運行前進行水壓試驗檢查。為了便于檢查，可在合適位置安裝外接打壓裝置接口。
另外，利用每次停爐檢修機會，除打壓檢查外，還進入內部對迎風面換熱管束最可能磨損的第一、第二排進行全面的檢查和記錄（厚度測量），進行統(tǒng)計分析；對于減薄的管束進行必要的處理，如，磨損處打磨堆焊，跳管臨時處理（管排數(shù)量設計時有余量）等，待機組大小修時集中處理。
5.3合理摻配，優(yōu)化煤炭摻燒系統(tǒng)。
適當減少入爐煤的灰分，提高煤種摻配科學性，加強運行參數(shù)調整操作的合理性、及時性，都將使得鍋爐所有受熱面、風機葉片的磨損和故障率都將減少，設備壽命得到提高。
5.4增加防磨措施。
a.假管防護。換熱模塊迎風面第一排設置假管，減少飛灰顆粒的正面撞擊，降低受熱管束的磨損。
b.將假管由光管更換為帶有H型翅片的管材，有到一定的導流、均流優(yōu)化作用，進一步受熱管束的磨損。
c.局部磨損嚴重區(qū)域可以采取兩層假管防護
6 結束語
本文針對江蘇鎮(zhèn)江發(fā)電有限公司三期（2×630MW機組）低溫省煤器泄露的原因進行分析，經過不斷的探索研究，取得了顯著的效果。證明上述的措施是切實可行的，能有效減少低溫省煤器泄漏，對同類型機組有一定的參考價值。
參考文獻：
[1] 鍋爐設備及運行[M]，北京，水利電力出版社．
[2] 葉江明，《電廠鍋爐原理及設備》，北京，中國電力出版社，2004
[3] 徐生榮，降低煙氣鍋爐排煙熱損失方法探討[J]，能源研究與利用
