0、前  言
    黑龍江省電力有限公司直屬電廠有9臺(tái)410 t/h鍋爐、15臺(tái)670 t/h（其空氣預(yù)熱器都為光管式）鍋爐，其投產(chǎn)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(tái)410 t/h鍋爐投產(chǎn)運(yùn)行至今已有21a，410 t/h鍋爐最晚投產(chǎn)運(yùn)行至今的也有9a，富電總廠第一臺(tái)670 t/h鍋爐投產(chǎn)運(yùn)行至今已有17 a。早期投產(chǎn)的鍋爐由于運(yùn)行多年，空氣預(yù)熱器磨損、腐蝕己很嚴(yán)重。因?yàn)楹邶埥�省燃煤為低硫煤，所以磨損是主要因素，如牡二廠的1~4號(hào)爐、佳廠的11號(hào)、12號(hào)爐、富總廠的1~3號(hào)爐的部分空氣預(yù)熱器管都己嚴(yán)重磨穿，也存在腐蝕現(xiàn)象，致使引風(fēng)出力不足、鍋爐正常運(yùn)行的爐膛負(fù)壓和氧量均難以維持，嚴(yán)重影響鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。空氣預(yù)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(guò)幾次就不能再用，因?yàn)榇藭r(shí)入口處己損壞嚴(yán)重，而且管段也已普遍磨損，在這時(shí)就需對(duì)整管箱進(jìn)行更換。
    黑龍江省早期投產(chǎn)的130 t/h和220 t/h鍋爐更換空氣預(yù)熱器時(shí)，還是采用原設(shè)計(jì)的普通光管式空氣預(yù)熱器。光管式空氣預(yù)熱器制造和維修方便，是鍋爐廣泛采用的空氣預(yù)熱器，但光管式空氣預(yù)熱器有如下缺點(diǎn)：
    a．傳熱系數(shù)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(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。
    b．在鍋爐排煙出口處的進(jìn)風(fēng)部位，壁溫較低，容易產(chǎn)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(fēng)器存在一定問(wèn)題，大部分電廠在冬季都不能正常投入運(yùn)行，所以進(jìn)入空氣預(yù)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(jìn)風(fēng)溫度或排煙溫度的措施，使本來(lái)傳熱較差的缺點(diǎn)顯得更加突出；
    c．低溫腐蝕造成和加速管內(nèi)的堵灰，而且腐蝕堵灰極難清除。光管式空氣預(yù)熱器存在上述問(wèn)題的關(guān)鍵原因是管內(nèi)側(cè)（即煙氣側(cè)）的換熱系數(shù)較低。
    由于這幾年高效節(jié)能螺旋槽管以及熱管技術(shù)在空氣預(yù)熱器改造中的成功應(yīng)用，我們認(rèn)為當(dāng)電廠需要更換空氣預(yù)熱器時(shí)，應(yīng)首先采用高效節(jié)能螺旋槽管以及熱管技術(shù)。
1、螺旋槽管的特點(diǎn)
    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(zhuǎn)曲面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光管圓柱面，擾亂金屬表面附近的流體的運(yùn)動(dòng)，破壞對(duì)流換熱過(guò)程中的層流邊界層，提高流體流動(dòng)的紊流程度，提高對(duì)流換熱系數(shù)，同時(shí)以曲線斷面代替直線斷面，有效地?cái)U(kuò)大了換熱面積，強(qiáng)化了傳熱過(guò)程，并通過(guò)螺旋節(jié)距與槽深優(yōu)化后可以使管內(nèi)熱系數(shù)比光管提高一倍。螺旋槽管具有傳熱系數(shù)高、布置空間小、傳熱溫差低、壁溫高、積灰輕等優(yōu)點(diǎn)。
2、螺旋槽管空氣預(yù)熱器的特性
2.1螺旋槽管優(yōu)點(diǎn)
    a．傳熱系數(shù)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(duì)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(zhǎng)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?yōu)椤?1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(fēng)溫度與進(jìn)口煙溫的差值小。通常回轉(zhuǎn)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(duì)提高制粉系統(tǒng)出力，穩(wěn)定爐膛燃燒，降低機(jī)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(yōu)良時(shí)，可做到管內(nèi)螺旋凸出部分呈流線形，沒(méi)有尖銳輪廓，加上氣固兩相在管內(nèi)向下流動(dòng)過(guò)程中固相的“趨中”效應(yīng)，固相不容易靠近壁面，磨損只會(huì)發(fā)生在距進(jìn)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(gè)可變參數(shù)，不同參數(shù)對(duì)排煙溫度、熱風(fēng)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(diǎn)
    在同等情況下與光管相比管內(nèi)（煙氣側(cè)）流動(dòng)阻力增加較多，試驗(yàn)表明，在一般槽管參數(shù)情況下，10m長(zhǎng)的螺旋槽管約比10 m的光管流動(dòng)阻力增加539~ 588 Pa;在極限槽管參數(shù)情況下，阻力增加達(dá)833Pa左右。通常現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)的壓頭余量是足夠的，但如要改造空氣預(yù)熱器的鍋爐，其引風(fēng)機(jī)的壓頭余量不大時(shí)，對(duì)螺旋槽管槽深的選擇應(yīng)引起重視。
3、螺旋槽管空氣預(yù)熱器的應(yīng)用
3.1牡丹江第二發(fā)電廠1號(hào)爐型號(hào)為HG - 410/100-9，于1981年投入運(yùn)行至1998年，已運(yùn)行17 a，其管式空氣預(yù)熱器磨損嚴(yán)重，特別是低溫級(jí)更為嚴(yán)重。該爐設(shè)計(jì)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(yù)熱器漏風(fēng)系數(shù)高達(dá)15%左右，實(shí)際排煙溫度遠(yuǎn)高于表盤值。為此，該廠決定在1998年1號(hào)爐大修時(shí)對(duì)低溫級(jí)空氣預(yù)熱器進(jìn)行改造。
    根據(jù)牡丹江第二發(fā)電廠1號(hào)爐的實(shí)際情況，提出3個(gè)改造方案：
    a．低溫級(jí)的高溫段改為螺旋槽管，低溫段改為熱管；
    b．低溫級(jí)的高溫段改為螺旋槽管，低溫段保留光管；
    c．低溫級(jí)的高、低溫段全改為螺旋槽管。
    經(jīng)過(guò)對(duì)這3個(gè)改造方案充分論證和分析比較，認(rèn)為選用b方案即低級(jí)的高溫段（也稱為中箱空氣預(yù)熱器）改為螺旋槽管，低溫段保留光管較好。由于1號(hào)爐引風(fēng)機(jī)壓頭余量小，要求空氣預(yù)熱器低溫級(jí)的高溫段改為螺旋槽管后，煙氣側(cè)阻力必須控制在343 Pa以下。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。
3.2螺旋槽管主要設(shè)計(jì)參數(shù)：管徑為∮40壁厚
1.5 mm.螺距16 mm、槽深1.2 mm(選擇此數(shù)主要是考慮煙氣阻力改后應(yīng)小于343 Pa)。
    低溫級(jí)高溫段螺旋槽管空氣預(yù)熱器熱力參數(shù)見(jiàn)表1。
    按表1中所列數(shù)值，改造后要比原設(shè)計(jì)值熱風(fēng)溫度提高15℃左右，出口煙溫下降10~ 15℃，預(yù)計(jì)排煙熱損失下降0.7%左右。
    改前原光管式管箱質(zhì)量：
    中部中間管箱8只：13.25×8：106.0 t
    中部?jī)蓚?cè)管箱4只：15.092×4：60.368 t
合計(jì)：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(shí)壁厚應(yīng)取1.5+10mm，因此管箱質(zhì)量有所增加。
    螺旋槽管式管箱質(zhì)量：
    中部中間管箱8只：16.032×8：128.256 t
    中部?jī)蓚?cè)管箱4只：17.927×4：71.708 t
    合計(jì)：199.964 t
    1號(hào)爐空氣預(yù)熱器改造成螺旋槽管后，經(jīng)運(yùn)行表明：改造后熱風(fēng)溫度比改造前提高15~20℃，排煙溫度下降5℃左右（原來(lái)因漏風(fēng)大，表盤指示的排煙溫度要比實(shí)際值小），吸風(fēng)機(jī)電流由45 A下降到42 A(改造前由于空氣預(yù)熱器漏風(fēng)大，吸風(fēng)機(jī)擋板已開(kāi)到頭，還存在缺氧燃燒)。由于1號(hào)爐空氣預(yù)熱器改造效果較好，1999年2號(hào)爐大修時(shí)在1號(hào)爐改造的基礎(chǔ)上，又對(duì)2號(hào)爐空氣預(yù)熱器進(jìn)和了改造，但螺旋槽管主要設(shè)計(jì)參數(shù)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。