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0、前  言
    黑龍江省電力有限公司直屬電廠有9臺410 t/h鍋爐、15臺670 t/h（其空氣預熱器都為光管式）鍋爐，其投產年份在1978~1997年間，分布在佳廠、牡二廠、哈熱、富電總廠、雙廠和哈三廠。
    佳廠第一臺410 t/h鍋爐投產運行至今已有21a，410 t/h鍋爐最晚投產運行至今的也有9a，富電總廠第一臺670 t/h鍋爐投產運行至今已有17 a。早期投產的鍋爐由于運行多年，空氣預熱器磨損、腐蝕己很嚴重。因為黑龍江省燃煤為低硫煤，所以磨損是主要因素，如牡二廠的1~4號爐、佳廠的11號、12號爐、富總廠的1~3號爐的部分空氣預熱器管都己嚴重磨穿，也存在腐蝕現象，致使引風出力不足、鍋爐正常運行的爐膛負壓和氧量均難以維持，嚴重影響鍋爐的安全經濟運行。空氣預熱器早期磨損主要是在入口處，一般采用的處理方法是加防磨套管，但將防磨套管更換過幾次就不能再用，因為此時入口處己損壞嚴重，而且管段也已普遍磨損，在這時就需對整管箱進行更換。
    黑龍江省早期投產的130 t/h和220 t/h鍋爐更換空氣預熱器時，還是采用原設計的普通光管式空氣預熱器。光管式空氣預熱器制造和維修方便，是鍋爐廣泛采用的空氣預熱器，但光管式空氣預熱器有如下缺點：
    a．傳熱系數較低，受熱面積大，占用空間大，用于大型電廠鍋爐的初投資較大；富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時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。
    b．在鍋爐排煙出口處的進風部位，壁溫較低，容易產生低溫腐蝕（黑龍江省雖然大部分都是燃用低硫煤，但由于鍋爐暖風器存在一定問題，大部分電廠在冬季都不能正常投入運行，所以進入空氣預熱器的溫度很低，故也不同程度存在低溫腐蝕），一般采用提高進風溫度或排煙溫度的措施，使本來傳熱較差的缺點顯得更加突出；
    c．低溫腐蝕造成和加速管內的堵灰，而且腐蝕堵灰極難清除。光管式空氣預熱器存在上述問題的關鍵原因是管內側（即煙氣側）的換熱系數較低。
    由于這幾年高效節能螺旋槽管以及熱管技術在空氣預熱器改造中的成功應用，我們認為當電廠需要更換空氣預熱器時，應首先采用高效節能螺旋槽管以及熱管技術。
1、螺旋槽管的特點
    螺旋槽管的主要傳熱原理就是利用傳熱體表面的螺旋回轉曲面代替傳統的光管圓柱面，擾亂金屬表面附近的流體的運動，破壞對流換熱過程中的層流邊界層，提高流體流動的紊流程度，提高對流換熱系數，同時以曲線斷面代替直線斷面，有效地擴大了換熱面積，強化了傳熱過程，并通過螺旋節距與槽深優化后可以使管內熱系數比光管提高一倍。螺旋槽管具有傳熱系數高、布置空間小、傳熱溫差低、壁溫高、積灰輕等優點。
2、螺旋槽管空氣預熱器的特性
2.1螺旋槽管優點
    a．傳熱系數高，是光管的1.5倍左右。從而可以大大降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率；
    b．提高管壁溫度，通常比光管可高20%(約15~ 20℃)。尤其對排煙出口處（冷端）管壁溫度的提高，可以減輕或避免低溫腐蝕，從而延長管箱的使用壽命；
    e．在要求排煙溫度不至下降太多的情況下，可采用大管徑管子，如由∮40壁厚1.5 mm變為∮51壁厚1.5mm，可使煙速降低1/3，因而可減輕管子的磨損；
    d．熱端傳熱溫差小，即熱風溫度與進口煙溫的差值小。通常回轉式的熱端傳熱溫差為70~80℃，光管亦在50℃左右，而螺旋槽管僅在20℃左右。這對提高制粉系統出力，穩定爐膛燃燒，降低機械未完全燃燒損失有積極作用；
    e．耐磨性能與光管基本相同。螺旋槽管加工工藝優良時，可做到管內螺旋凸出部分呈流線形，沒有尖銳輪廓，加上氣固兩相在管內向下流動過程中固相的“趨中”效應，固相不容易靠近壁面，磨損只會發生在距進口端大約100~150 mm管段，因而不易積灰；
    f．由于槽管的螺旋槽存在著若干個可變參數，不同參數對排煙溫度、熱風溫度、煙氣阻力、金屬壁溫等的影響不一樣，可滿足不同情況下的改造要求。
2.2螺旋管缺點
    在同等情況下與光管相比管內（煙氣側）流動阻力增加較多，試驗表明，在一般槽管參數情況下，10m長的螺旋槽管約比10 m的光管流動阻力增加539~ 588 Pa;在極限槽管參數情況下，阻力增加達833Pa左右。通常現有引風機的壓頭余量是足夠的，但如要改造空氣預熱器的鍋爐，其引風機的壓頭余量不大時，對螺旋槽管槽深的選擇應引起重視。
3、螺旋槽管空氣預熱器的應用
3.1牡丹江第二發電廠1號爐型號為HG - 410/100-9，于1981年投入運行至1998年，已運行17 a，其管式空氣預熱器磨損嚴重，特別是低溫級更為嚴重。該爐設計排煙溫度135℃，表盤指示冬季排煙溫度為140~ 145℃，夏季為145~150℃，由于空氣預熱器漏風系數高達15%左右，實際排煙溫度遠高于表盤值。為此，該廠決定在1998年1號爐大修時對低溫級空氣預熱器進行改造。
    根據牡丹江第二發電廠1號爐的實際情況，提出3個改造方案：
    a．低溫級的高溫段改為螺旋槽管，低溫段改為熱管；
    b．低溫級的高溫段改為螺旋槽管，低溫段保留光管；
    c．低溫級的高、低溫段全改為螺旋槽管。
    經過對這3個改造方案充分論證和分析比較，認為選用b方案即低級的高溫段（也稱為中箱空氣預熱器）改為螺旋槽管，低溫段保留光管較好。由于1號爐引風機壓頭余量小，要求空氣預熱器低溫級的高溫段改為螺旋槽管后，煙氣側阻力必須控制在343 Pa以下。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
3.2螺旋槽管主要設計參數：管徑為∮40壁厚
1.5 mm.螺距16 mm、槽深1.2 mm(選擇此數主要是考慮煙氣阻力改后應小于343 Pa)。
    低溫級高溫段螺旋槽管空氣預熱器熱力參數見表1。
    按表1中所列數值，改造后要比原設計值熱風溫度提高15℃左右，出口煙溫下降10~ 15℃，預計排煙熱損失下降0.7%左右。
    改前原光管式管箱質量：
    中部中間管箱8只：13.25×8：106.0 t
    中部兩側管箱4只：15.092×4：60.368 t
合計：166.368 t
    因成品槽管槽處壁厚比擠壓加工前約縮減5%~ 6%，為確保正常的使用壽命，要求用光管制造時壁厚應取1.5+10mm，因此管箱質量有所增加。
    螺旋槽管式管箱質量：
    中部中間管箱8只：16.032×8：128.256 t
    中部兩側管箱4只：17.927×4：71.708 t
    合計：199.964 t
    1號爐空氣預熱器改造成螺旋槽管后，經運行表明：改造后熱風溫度比改造前提高15~20℃，排煙溫度下降5℃左右（原來因漏風大，表盤指示的排煙溫度要比實際值小），吸風機電流由45 A下降到42 A(改造前由于空氣預熱器漏風大，吸風機擋板已開到頭，還存在缺氧燃燒)。由于1號爐空氣預熱器改造效果較好，1999年2號爐大修時在1號爐改造的基礎上，又對2號爐空氣預熱器進和了改造，但螺旋槽管主要設計參數有了變化，管徑為∮51壁厚1.5 mm.螺距為24 mm.槽深為1.5 mm，改造后效果較好。