分体式煤气加热器在锅炉上的应用.pdf

38技术改造与改进第42 卷2 0 2 4年第2 期（总第2 30 期）分体式煤气加热器在锅炉上的应用郑宏权（江苏沙钢钢铁有限公司动力总厂，江苏张家港215625)【摘要】介绍了江苏沙钢钢铁有限公司热电厂135MW机组40 0 t/h煤气锅炉煤气加热器分体式改造方案，通过改变煤气加热器的结构，延长了设备的使用寿命，实现了降本增效的目的。【关键词】分体式；煤气加热器；延长Application of Split-t-type Gas Heater in BoilerZheng Hongquan(General Power Plant of Jiangsu Shagang Steel Co.,Ltd.,Zhang Jiagang 215625,Jiangsu,China)Abstract This paper introduces the split transformation scheme for the gas heater of the 400t/h gas boiler in the 135MWunit of Thermal Power Plant of Jiangsu Shagang Steel Co.,Ltd.By changing the structure of gas heater,the service life of theequipment is prolonged and the purpose of reducing cost and increasing efficiency is achieved.Keywords I split-type;gas heater;prolong1前言江苏沙钢钢铁有限公司有2 台40 0 t/h全烧高炉煤气锅炉，每台锅炉引风机人口的尾部烟道均配套煤气加热器，通过烟气的余热来加热送人炉膛的煤气，提高锅炉的效率。自2 0 14年锅炉投产以来，2台锅炉共计经历过三次大修，更换煤气加热器时均发现相同的情况，煤气加热器煤气人口侧管屏（低温段）腐蚀的很严重，而烟气人口侧（高温段）相对较好，还有使用价值，但受限于煤气加热器为一体化箱体结构，只能整体报废，存在一定的浪费现象。面对钢铁行业日益严峻的形势，延长设备的使用寿命，降低采购费用显得尤为重要，因此决定对1135MW机组40 0 t/h煤气锅炉煤气加热器利用大修的机会，进行分体式改造更换。2煤气加热器的工作原理煤气加热器采用热管原理，内部热管沿气流垂直方向通长设置，热管表面设置翅片，增加换热的面积，热管有中间用隔板分开，工作原理如图1所示。热管吸收下部烟气的热量，将热管中的介质汽化为蒸汽，蒸汽密度较小向上移动，在上部的热管产生换热，将冷煤气进行加热。热管中的介质冷凝密度变大，向下流回到底部，如此反复循环，一般采用多层翅片管叠加而成，为防止冷凝结露腐蚀，一般靠近引风机侧管束采用耐腐蚀钢，从节约成本角度考虑，靠近炉侧高温区域热管的材质往往采用普通钢材质。所有的管束组合成一个整体的煤气加热器箱体，进行整体安装或整体更换。通过加换热箱体的设置，燃烧后排出的烟气从烟气进入管进入箱体中，从烟气排出管中排出，煤气从煤气进人管进去，从煤气排出管排出，通过隔板的隔断，让烟气和煤气分割，烟气在加热箱下方，煤气在加热箱上方，高温的烟气会上浮与隔板紧密接触，从而将热量传递给上方的煤气，通过烟气和煤气传输方向交错的设置，使得高低温交汇点位于加热箱中部，煤气自一端到另一端温度持续升高，让煤气可以被均匀加热，有效的利用了过滤的余热加热了煤气。热管翅片蒸汽（工质）放热段管板液体（工质）受热段图1热管工作原理图39技术改造与改进第42 卷2 0 2 4年第2 期（总第2 30 期）3煤气加热器的分体改造方案3.1分体式煤气加热器的组成煤气加热器共8 只箱体组成，详见图2，分引风机侧和炉侧，引风机侧序号为1、2、3、4，炉侧序号为5、6、7、8。炉侧箱体和引风机侧箱体之间设置人孔门，便于日常的检查和清灰。壳体是钢结构件，下部为热流体（烟气）通道，上部为冷流体（煤气）通道，中间由管板分隔。壳体的上顶下底均设有保温层。煤气侧和烟气侧均设有吹灰器预留口。设备煤气侧和烟气侧底部均设有排污口，煤气侧排污口接至水封装置。煤气进出接口上方设有放散装置，冷热流体进出接口上均设有人孔，以便设备现场组装和维修以及人工清灰。a炉引风机侧侧维（a）正视图；（b）侧视图；（c）俯视图图2分体式煤气加热器组成图3.2分体式煤气加热器材质及技术参数煤气加热器主要部件材质主体一热管材质为20#低碳钢，翅片材质为冷轧低碳钢，主体二热管8排材质为双向不锈钢，烟气侧翅片材质为双向不锈钢，煤气侧翅片材质为316 不锈钢。技术参数见表1。表1分体式煤气加热器技术参数表名称设计压力/MPa工作压力/MPa进口温度/出口温度/流量/(m/h)介质换热面积/m阻力/Pa烟气侧下侧0.0100.005200140650000烟气8.800900煤气侧上侧0.0150.01040905386414煤气70005003.3分体式煤气加热器的结构3.3.1煤气加热器主体部分煤气加热器的结构主要包括支撑座、立柱、加热箱、爬梯、煤气和烟气进人管及排出管、拼接框等部分。通过对前三次135MW机组大修更换下来煤气加热箱进行解体，发现靠近煤气人口侧8排管束（低温换热段）腐蚀严重，靠近烟气人口侧18 排管束（高温换热段）状况相对较好，以此将煤气加热器箱一分为二，联合锅炉厂对煤加分体式方案的可行性进行讨论，经设计人员校核后，将煤气加热器分体后满足工艺要求。3.3.1.1主体部分结构支撑座的底部固接有多根立柱，顶部固接换热箱体，外侧设置有用于攀爬的爬梯。换热箱体的内部为空心设置，端部固接有煤气进人管和烟气排出管，煤气进入管位于烟气排出管的上方；换热箱体的另一端固接有煤气排出管和烟气进人管，煤气排出管位于烟气进人管的上方；换热箱体的内侧中部固接有隔板，隔板用于分割煤气和烟气。两段加热箱之间设置有拼接框，拼接框的两端均固接有连接盘，呈环形设置，连接盘的外侧开设有与加热箱对接的卡槽，所述连接盘通过螺栓与两段加热箱固接。低温煤气具有较强的腐蚀性，容易腐蚀金属，而煤气被加热后，对金属的腐蚀性会降低很多。经过长期观察，加热箱与煤气进人管的连接处是最容易被腐蚀的区域，其40技术改造与改进第42 卷2 0 2 4年第2 期（总第2 30 期）使用寿命只有煤气排出管侧的一半，当出现腐蚀导致密闭性降低后，就需要维修或更换设备，当加热箱为一体化成型时，维修也无法长期使用，只能报废整个加热箱。通过加热箱的分段设置，可以将损坏的部位进行拆卸更换，从而延长了整个设备的使用寿命。3.3.1.2高温箱体、低温箱体及连接方式煤气低温箱、煤气高温箱、烟气低温箱和烟气高温箱靠近拼接框的一侧均转动连接有锁定板，锁定板也通过螺栓与拼接框固接，4个箱体通过与拼接框端部的连接盘对接，让箱体的端部插入连接盘的卡槽中，再利用螺栓将其固定，保证了固定的牢固和密封性。同时在固定后，4个箱体一侧的锁定板对拼接框进行二次加固，进一步提高了连接强度。隔板呈倾斜状的波浪形设置，隔板与拼接框的内侧壁固接，两端分别贯穿煤气高温箱和烟气低温箱，且隔板漏在加热箱外侧的部位通过插销与加热箱固定，隔板与加热箱内壁的连接处固接有密封圈，密封圈为弹性耐高温材料。通过隔板的形态设置，让吹入加热箱的烟气，会移动到波浪形隔板的波峰处，让上方的煤气可充分被接触加热。同时隔板的固定方式，在拆卸烟气高温箱和煤气低温箱时，无需拆卸隔板，拆卸煤气高温箱和烟气低温箱时，只需从外界将插销拔出，就能进行拆卸，而边缘处的密封圈会挤压贴合加热箱内壁，保证加热箱中上下气体的完全隔绝。810121-支撑座；2-立柱；3-加热箱；4-爬梯；5-煤气排出管；6-烟气进人管；7-烟气排出管；8-煤气进人管；9-拼接框；10-煤气低温箱；11-煤气高温箱；12-烟气低温箱；13-烟气高温箱；14-隔板；15-导轨图3分体式煤气加热器的结构3.3.2煤气加热器相关附件3.3.2.1检测组件加热箱的内槽设置有两组呈上下平行设置的导轨，两个导轨分别位于隔板的上下两侧，导轨与拼接框的内壁固接，导轨与加热箱的两端内壁之间存在间隙，导轨的外侧设置有检测组件，所述检测组件用于在导轨外侧移动，同时检测加热箱内部状态，加热箱的内部较为昏暗，通过人工进人加热箱的检测方式过于困难，且内部空间也很大，检修需要浪费较多的时间，通过检测组件的设置，检测组件可以在导轨上滑动，经过加热箱的所有内壁，同时观察内壁情况，并将信息传递到外界接收终端，从而得知内部状态，此种方法更为安全有效。3.3.2.2检测车检测车的外表面固接有多个观察探头，且检测车的外表面固接有照明灯，靠近导轨的一侧固接有两个电动轮，导轨的外表面开设有滑槽，检测车的底部固接有直杆，直杆的端部转动连接有滑球，滑球通过滑槽与支撑座滑动连接，导轨的两端均固接有供电动轮滑动的动力板，通过电动轮的驱动，让检测车可以移动，而直杆和滑球卡在滑槽中，让检测车一直贴合在加热箱的表面，让检测车可以沿着导轨在加热箱内壁上滑动，通过照明灯点亮加热箱内部，同时观察探头可以摄像加热箱内壁环境，并将信息向外传递，准确判断加热箱的受损状态。3.3.2.3充电箱支撑座的内壁上固接有两个充电箱，充电箱位于导轨的外侧，充电箱的宽度大于检测车的宽度，充电箱的外侧固接有无线充电模块，检测车的外侧固接有与无线充电模块适配的电池仓，加热箱正常工作时，检测车位于充电箱中，不仅可以阻挡气流对检测车的冲击，同时无线充电模块还能给电池仓进行充电，让检测车可以长期在加热箱中工作。充电箱的两侧均呈开口设置，位于上方的充电箱靠近煤气进人管的一侧转动连接有单向门，位于下方的充电箱靠近烟气进人管的方向也转动连接有单向门，单向门的设置朝向与加热箱的进气方向相同，使得单向门可以很好的阻挡气流对检测车的影响，同时检测车的移动方向朝向单向门的方向，可以自内向外将单向门顶开，让检测车正常移动的同时，还能阻挡气流。下转第43页43(2024-01-24收稿上接第40 页(2023-12-01收稿上接第37 页（2 0 2 3-0 9-19 收稿第42 卷2 0 2 4年第2 期（总第2 30 期）技术改造与改进损坏，需要更换备件。如果是电机问题，需要电器人员配合检查电路。如果是供丸闸未打开，检查空气是否通畅，气缸是否正常工作，关节轴普通平键是否连接良好。5结语抛丸是对钢板表面氧化铁皮处理最有效的办方法在实际应用中的效果。本次研究为钢铁冶炼机械设备故障诊断研究提供一定参考帮助。参考文献：1】吴红芳.钢铁冶炼机械设备故障诊断及处理措施J.中国科技期刊数据库工业A,2022（3)：41-43.2陈雪莲.轧钢机械设备的故障监测与诊断研究 J.中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2 0 2 1，22(32):90-91.3吴春明，宋清山，杨成海，等.钢铁冶炼机械设备故3.3.2.4气体检测仪加热箱的外侧固接有多个丝杠螺母机构，丝杠螺母机构的移动端转动连接有延长杆，延长杆的端部固接有气体检测仪，通过外设的气体检测仪，可以检测加热箱和拼接框的连接处是否出现泄露，配合延长杆和丝杠螺母机构的转动连接，不会妨碍拆卸加热箱的过程。4应用效果2022年1#135MW机组大修时，对锅炉的煤气加热器进行了分体式的改造，新换的备件采用了分体式煤气加热器。经过运行考核，各项运行参数都正常，利用定修机会进人箱体内部检查，发现高温侧煤气加热器的腐蚀状况明显好于低温侧，再使用一个大修周期明显不存在问题。煤气加热器作为大修备件每三年更换一次，分体式和法，抛丸机作为中厚板厂热处理和剪切线之间的关键设备，在使用过程中难免会出现各种各样的故障。通过故障分析及解决方案的落实，更大程度的提高了抛丸机的工作效率，确保热处理产线稳定顺行。障诊断及处理措施研究 J.中国设备工程，2 0 2 1，9（2 1):56-57.4谭龙，王勤福，王宏平，等.钢铁冶炼机械设备的故障诊断及处理 J.中国科技期刊数据库工业A,2021,16（6）:2 3-2 5.5】徐尚斌.钢铁冶炼机械设备的故障诊断及处理方法分析 J.山西冶金，2 0 2 2,45（8）：18 1-18 2.6周帅.高炉炼铁设备的故障诊断及处理措施 J.冶金与材料，2 0 2 1，17（6）：41.一体式的备件价格基本相当，安装工作量略有增加。通过实施分体改造后，低温段还是按照三年一个周期进行更换，而高温段的更换周期延长到了六年更换一次（两个大修周期），相当于二个大修周期少采购了一次高温段煤加，节约了备件的采购费用。5结束语近年来，随着钢铁行业节能减排的深人，国内已建成了一大批煤气锅炉发电机组，设备出厂时基本都是配套一体化的煤气加热器，在大修过程中也是整体报废。分体式煤气加热器在沙钢钢铁1 135MW机组锅炉上的成功运用，为其它锅炉煤气加热器分体改造提供了借鉴。