某火电厂5#锅炉是高温高压固态排渣炉，型号为wg2-410/100-7型，采用“ⅱ”型布置，分别由炉膛、水平烟道、尾部烟道三部分组成，单汽包自然循环全露天布置。下降管、炉室、过热器、省煤器悬吊于炉顶构架上。   省煤器的主要作用是利用锅炉尾部低温烟气的热量来加热锅炉给水，从而降低锅炉排烟温度、提高锅炉热效率、节约燃料消耗量。但是由于省煤器布置在锅炉尾部的烟气低温区，因温度降低而使烟气携带的飞灰颗粒硬化，极易造成省煤器的磨损。所以防止省煤器的磨损是锅炉检修的主要工作之一。
一、高温省煤器泄漏及磨损原因分析
1．省煤器改造前结构。
410t/h锅炉原高温省煤器，采用光管式、错列布置在锅炉尾部烟道内。在迎流方向的第一排、第二排管子的上方均装有q235a材料的防磨瓦，其主要参数：管子规格(b32mmx4mm，横向节距50mm，纵向节距120mm．双回路共2x2x118排，对流受热面积1llom2，进口水温240c，出口水温287c，平均烟速8.4m/s。
2．省煤器泄漏原因分析。
引起省煤器泄漏的主要因素有防磨装置损坏；给水品质不合格，造成省煤器管被腐蚀；飞灰磨损；管材或焊接质量不合格；水垢、焊渣或其他杂质堵管，使部分管子出现过热损伤；给水温度变化大，或点火升压过程中补充水温度不高，使管子受到不正常的应力；省煤器再循环门使用不当。在2005年中修中发现省煤器有16根管严重磨损，最薄的管子壁厚只有1.6mm。为了防止受热面磨损，二级省煤器增加了大量防磨瓦，经长时间运行后，积灰严重、而且使受热面积减少一半，传热效率降低，导致进汽包给水温度由设计值287℃降至278℃，一、二级减温水比设计值增大15.5t/h，造成减温水量不足，过热汽温控制困难，锅炉排烟温度由设计值134℃升至145℃，排烟损失增大。
3．省煤器磨损原因分析。
省煤器磨损由飞灰气流横向冲刷其管壁表面而产生，飞灰颗粒对管壁起着冲击与切削作用。
(1)烟气流速的影响。
由于火电近两年锅炉燃煤灰分普遍在35%~40%之间(锅炉设计煤种灰分为28%)。由于灰分高、发热量低造成烟气量增大、烟速增高。中间部分的烟气流速仅为3—5m/s，靠近前、后墙的烟气流速达10~llm/s，烟气流速呈不均匀分布。局部烟气流速过大，管壁磨损厚度与烟气流速的三次方成正比，故前、后墙磨损特别严重。
(2)飞灰浓度的影响。
尾部烟道的飞灰浓度较高，而靠近前、后墙的烟气流速也偏高，加快了前、后墙附近管子的磨损速度。
(3)受热面布置的影响。
对于错列布置的管束，第二排每根管子正对第一排两管之间，灰粒流人管束后，由于流通截面的减小，随烟气一起被加速后直接冲击在第二排管子上，因此第二排管的磨损量比第一排大两倍，以后各排管的磨损量比第一排大30%~40%。
二、h型鳍片管特性分析
1-h型鳍片管防磨机理分析如下：
(1)烟气流速分析，和同长度光管相比h型鳍片管的受热面积大大增加，同等工况下，采用h型鳍片管可减少管排数，使烟气流通面积增加，流速降低。故受热面的磨损明显减轻。
(2)流动特性分析，当烟气流经鳍片时，烟气发生绕流，灰粒在水平方向上发生位移向通道中间集中，减轻受热面的磨损。另外，鳍片管之间的间隙小，将大烟道分成若干小烟道，使烟气速度和浓度更趋于均匀，可减轻烟气的冲刷作用。
2．h型鳍片式省煤器管与膜式省煤器管特性对比。
膜式省煤器，片与片之间形成了很多个小的烟气通道，烟气流速大的地方始终大，烟速小的地方始终小，烟速高的地方磨损加剧，烟速低的地方积灰增多，传热量减少。
鳍片式省煤器，每排组件管与管之间的间隙小，将大烟道分成若干个小烟道，使烟气速度和烟气浓度更趋于均匀，减轻烟气对省煤器的冲刷，避免省煤器的局部磨损。
从传热角度来看，膜式省煤器的传热性能比鳍片式省煤器差。这是因为在膜式省煤器内，烟气扰流性能差，在受热面上形成较厚的附面层，因而热阻增加，传热性下降。
而鳍片式省煤器由于烟气具有扰流性，附面层薄，再加上扰动的作用，使传热效果增强，因而传热性能比膜式省煤器好。从加工制造来看，膜式省煤器加工制作工艺比鳍片式省煤器复杂。膜式省煤器的优点是可以取消管夹，但膜片就成了管子及工质的承重原件，膜片的拉力或压力及管内介质的压力全部作用在管子上，使管子负担增加，可靠性下降。
三、高温省煤器改造方案及实施
1．高温省煤器改造原则：
(1)保持改造前后的空预器位置、支吊方式不变，同时保证排烟温度在现运行条件下不再提高，需全面考虑改造对锅炉稳定运行的不良影响，人孔及相应平台位置不变。
(2)省煤器磨损问题得到较为彻底的解决，同时兼顾降低锅炉排烟温度，降低锅炉运行费用。
(3)省煤器上、下部留有足够的检修空间。
2．高温省煤器改造方案：
(1)采用h型鳍片管结构省煤器，管排数84排、双回路，管规格+32mmx4mm，横向节距142mm，纵向节距90mm，鳍片厚度3mm，高度66mm，鳍片间距25mm。h型鳍片管结构如图l所示，改造后省煤器结构如图2所示。
(2)二级省煤器进出口联箱及支承梁进行更换。
(3)为防止单组管排变形，在管排中间加装起吊管夹，在管排两侧加装临时固定支架。
(4)在安装后的管排中间弯头部位，上下安装均流板，两侧加盖防磨瓦，防磨板材质采用cr6s1mo，左右侧管排调整平齐，防止烟气产生涡旋流。
四、改造后的效果
   改造后h型鳍片省煤器于2014年3月安装投运，取得了较好的效果，锅炉效率、排烟温度等各项指标均达到设计要求，磨损情况明显改善。改造前排烟温度平均值161℃，改造后排烟温度平均值151℃。改造后，平均烟速从9.45m/s降至8,2m/s，管子磨损速率明显下降。改善了尾部受热面烟温的分布，二级省煤器出口给水温度升至276—281℃，达到设计要求。锅炉整体热效率由修前的400t/h流量时的78.93%，提高到402t/h流量时的85.80%。
五、结论
1．改造方案可行，运行性能达到设计预期值，排烟温度下降，省煤器的磨损减轻。
2．选用h型鳍片省煤器扩展了换热面积，h型鳍片省煤器的受热面积是同长度光管的5—6倍，换热量是光管的3～3.5倍，明显降低了排烟温度。
3．在相同受热面的条件下，省煤器在烟道内的体积大大减少，扩大了检修空间。
4．h型鳍片省煤器所用管子根数从改前的236根减至176根，弯头及焊口数均比改造前大幅减少，所以爆漏的机率也会相对减小。

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