鍋爐爐頂密封分析精品

1、鍋爐爐頂密封分析戴紹鈞（云南省火電建設(shè)公司，云南昆明 650011 ）摘要：分析了鍋爐爐頂泄漏的原因，提出合理的密封方法，減少泄漏，保證電廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。關(guān)鍵詞:燃煤鍋爐；爐頂泄漏；爐頂密封中圖分類號(hào)：TK22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A.、八、亠1冃I言火力發(fā)電廠燃煤鍋爐爐頂冒煙、漏灰、漏熱、漏風(fēng)是較普遍的問題。由于爐頂泄漏，保溫層表面溫度高，鍋爐散熱損失比較大，造成鍋爐爐頂保溫 層表面溫度達(dá) 7080 C ,甚至達(dá)100 C ,以致有的 爐面吊桿溫度過高，產(chǎn)生了氧化皮，甚至塌落；有 的鍋爐表面溫度高，人員在附近都不能抬頭，張眼，甚至影響到自動(dòng)化設(shè)備的投入。爐頂泄漏已對(duì)電廠安全、經(jīng)濟(jì)和文明生產(chǎn)造成了嚴(yán)重

2、影響。2鍋爐爐頂冒煙、漏灰原因分析鍋爐爐頂冒煙、漏灰根本原因是爐頂不嚴(yán)密而爐膛頂部又是處在正壓狀態(tài)下運(yùn)行。據(jù)測(cè)試，當(dāng)控 制爐膛負(fù)壓在-2-3mm水柱運(yùn)行時(shí)，爐膛頂部 為正壓510mm水柱，這樣當(dāng)爐頂密圭寸不嚴(yán)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生漏煙、漏灰、漏熱現(xiàn)象了。就多數(shù)鍋爐而 言，其泄漏原因大致有以下幾個(gè)方面：1）由于結(jié)構(gòu)上的要求 ，爐頂有許多穿墻管、懸吊管、支吊架必須穿越爐頂耐火材料層,在高溫工況下，這些管子、吊桿都會(huì)相對(duì)膨脹，管子周圍 出現(xiàn)龜裂，如果鍋爐沒有膨脹中心或膨脹中心選擇 不當(dāng)，爐頂平面以及頂棚與爐墻交接處的密封耐火材料會(huì)出現(xiàn)裂縫，設(shè)計(jì)上膨脹縫多采用石棉繩密 封,由于鍋爐的振動(dòng)以及啟停時(shí)溫度的變化,石

3、棉繩容易被燒損脫落，就會(huì)造成鍋爐爐頂?shù)男孤?。2）一次密封結(jié)構(gòu)不良，二次密封盒內(nèi)澆鑄的保溫材料在運(yùn)行的高頻振動(dòng)及膨脹作用下 ，保溫材 料將發(fā)生龜裂。3）鍋爐爐頂采用耐火混凝土、耐火磚，穿墻管部位采用耐火混凝土 、保溫混凝土、珍珠巖保溫 板等結(jié)構(gòu)形式，這種硬質(zhì)的剛性密封結(jié)構(gòu)，無法適 應(yīng)鍋爐檢修，啟停溫度變化所產(chǎn)生的相對(duì)位移，也 無法避免出現(xiàn)裂縫和漏灰 、漏煙、漏風(fēng)現(xiàn)象。4）安裝質(zhì)量不良。埋在混凝土中的管子、吊桿、鋼筋都要刷一層柏油，穿墻管也可用油紙包 裹，施工時(shí)這些被忽視，運(yùn)行時(shí)就會(huì)出現(xiàn)漏灰。3爐頂超溫問題現(xiàn)代鍋爐頂部通常采用大包結(jié)構(gòu)，因此，爐頂密封結(jié)構(gòu)不良將導(dǎo)致爐內(nèi)煙氣經(jīng)爐頂不嚴(yán)密處和爐墻而進(jìn)

4、入大包內(nèi)，導(dǎo)致大包內(nèi)溫度超溫，嚴(yán)重時(shí)甚 至?xí)?dǎo)致大包四壁及上壁超溫，這樣，不僅會(huì)增加鍋爐散熱損失，降低運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，而且還會(huì)對(duì)吊桿 及熱工自動(dòng)化元件的安全造成不利影響，甚至影響人身及設(shè)備安全。因此，采取措施改進(jìn)爐頂密封結(jié) 構(gòu)，減少漏灰、漏煙，對(duì)保證電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn) 行也是非常有意義的。4合理的鍋爐爐頂密封結(jié)構(gòu)根據(jù)鍋爐爐頂密封結(jié)構(gòu)看，爐頂泄漏的主要部 位在爐頂頂棚過熱器與四周爐墻交界處的膨脹縫和 爐頂穿墻管等處。現(xiàn)根據(jù)查閱的有關(guān)爐頂密封資 料、爐頂泄漏原因分析，采取了幾種形式的密封結(jié) 構(gòu)。41 1側(cè)水冷壁管與頂棚管縫隙密封結(jié)構(gòu)頂棚與側(cè)墻交界處膨脹縫采用的密封形式見圖1 ,澆鑄耐火混凝土塊壓住膨脹

5、縫，具體方法如下1）在頂棚耐火混凝土層上部的水冷壁鰭片上 焊接耐熱鋼筋骨架。鋼筋可選6mm ,使用溫度在 1 050 C以上的耐熱鋼筋，金屬骨架綁扎后應(yīng)涂抹瀝青兩遍，厚1152mm。2）在頂棚耐火混凝土層上粘貼10mm厚硅酸鋁纖維板一層。鍋爐爐頂密封分析 1494-2U1J China Acadeiuic Journal Lilecironic Ptibiishinc Ilcxise, All litlils reeved, luip：S-?a- kiriiet圖1 側(cè)水冷壁與兩粧帝蜜餐囲疋工.磅亍鶯鶯盤進(jìn)十I 遽F al3）耐火混凝土塊固定在水冷壁管上，與頂棚耐火混凝土層留有 56m

6、m的硅酸鋁纖維板間隔 水冷壁向下膨脹時(shí)，纖維板這種柔性材料可替代膨 脹縫功能，又因耐火混凝土塊縱向之間隔2m留有 7mm的膨脹縫，所以，混凝土塊在長(zhǎng)期工作狀態(tài) 下，能保持其整體性能，起到擋住頂墻交界處膨脹 縫中的火焰及煙氣直接與混凝土上面的保溫層接觸 的作用。41 2鍋爐頂棚管與前水冷壁交界處密封赴酸鋁軒維圖2前水冷壁與頂挪管密封圖頂棚管與前水冷壁密封形式如圖2所示。在膨脹縫底部、頂棚管系及水冷壁管系的鰭片上或金屬 框架上焊接5mm厚鋼板，制成梳形板，以便鋼材 的吸熱量有效地傳遞到管系上，保持鋼材的熱穩(wěn)定 性，然后在梳形板上填塞浸漬粘合劑的硅酸鋁纖維進(jìn)行縫隙密封。此處膨脹縫的密封應(yīng)考慮前水冷壁

7、和頂棚管的 膨脹方向和膨脹量，同時(shí)要考慮膨脹縫中的密封耐 火材料的脹縮性能、高溫性能和長(zhǎng)期固定的可靠 性。41 3穿墻管部位密封穿墻管根部主要是解決密封問題。針對(duì)穿墻管 部位泄漏原因，采取如下措施，密封結(jié)構(gòu)見圖3。嚴(yán)穿墻晉抹面層珍珠巖族霰鋁纖堆密封舸板=11高溫膠泥金厲盍1）清掃耐火混凝土層上面雜物，用高溫膠泥抹面，厚度10mm。2）用2mm厚鋼板現(xiàn)場(chǎng)制作圍護(hù)穿墻管金屬盒，金屬盒平放在耐火混凝土層上面，在金屬盒內(nèi)穿墻管排之間及管排側(cè)面的耐火混凝土層上貼一層 油紙。3）在油紙上面綁扎6mm耐熱鋼筋骨架，鋼 筋耐熱溫度要求750 C。4）油紙上方高度為 40mm的穿墻管及耐熱鋼 筋骨架涂抹瀝青兩遍

8、，厚1152mm。5）澆鑄耐火混凝土 ，厚度40mm。6）在新澆鑄的耐火混凝土層上面粘貼 20mm 厚硅酸鋁纖維板2層。7）在硅酸鋁纖維上面交叉粘貼 20mm厚硅酸 鋁纖維板3層。8）在金屬盒內(nèi)的纖維板上面、管排之間及管 排側(cè)面，鋪設(shè)80mm厚珍珠巖板一層，并用水泥珍 珠巖漿料填塞磚縫，作20mm厚抹面，抹面材料采 用磯土水泥，焦寶石骨料及膨脹珍珠巖 、石棉泥混 合料。9）在抹面層上面堆積 300mm厚輕質(zhì)混凝土 ,然后在穿墻管周圍作保溫處理。5 X燈電廠采用上述密 封結(jié)構(gòu)的 核算與實(shí)踐根據(jù)以上所述爐頂密封結(jié)構(gòu)，以下將以XX 電廠使用的 WGZ410/ 9 18 -13型鍋爐爐頂墻結(jié)構(gòu)進(jìn) 行散

9、熱強(qiáng)度和表面溫度校核 。爐頂棚計(jì)算參數(shù)：爐頂棚管：60 Xmm鰭片截面矩形：20 X6mm管子和鰭片材料:# 20鋼511鍋爐爐頂墻結(jié)構(gòu)散熱強(qiáng)度和爐墻表面溫度校核1)爐頂墻內(nèi)表面溫度計(jì)算a1膜式壁表面熱流量 S片3 片=片 X1 2C0/1 -(1 - 1)(1 - 1)X (T1/ 100) 4 -( T3/ 100) 4 片-鰭片平均角系數(shù)；b -鰭片寬度；d外一 膜式壁管子外徑；膜式壁黑度2 ；火焰黑度3 片=121 57314W/ m2b1鰭片根部受熱管壁的溫度t根：t 根=t 介 + 3 根 u 片 B (1/a2)+ (2S/X) 1/ (3 + 1)3 管徑比3 = d外/ d內(nèi)

10、；3 管壁厚度；a2介 質(zhì)對(duì)管壁的放熱系數(shù) 人管壁材料使用溫度下的導(dǎo) 熱 系數(shù);t介一介質(zhì)溫度t根=409115 C ;u片=uxC3c1膜片中間位置溫度t端t 端=t 根 3 片(b/ 2) 2/入片 3 (% + 1)+端=43418 Cd1膜片平均溫度t 片=(t 根 + t 端)/ 2 = 422 Ce1膜式壁管子平均溫度t管=(t火+ t背)/2 t 管=39916 Cf1整個(gè)膜式壁的平均溫度t3 = (t 管 + nt 片)/(1 + n)截面積比n = F片/ F管=b3/ 1/ 4 n ( d外2 - d內(nèi)2)t 3 = 402 C所以：爐頂墻內(nèi)表面平均溫度t3 = 402 C

11、2)爐頂墻散熱強(qiáng)度q和爐墻表面溫度校核本 計(jì)算略去二次密封金屬板熱阻，取年平均溫度t 0 = 20 C ,年平均風(fēng)速 W = 2 105m/ s ,則有：爐墻表面放熱系數(shù)：a = 11 16 + 6 198 ,W=11 16 + 6198 X 2105 = 21 16W/ m C查得：耐火混凝土 入1 = 0174 + 0 1000 64t平硅酸鋁纖維板和硅酸鋁棉入2 = 01 04W/ m 珍珠巖磚入3 = 0106W/ m 抹面層入4 = 0123W/ m 設(shè)31 （耐火混凝土層）=65mm32 （硅酸鋁纖維板）=40mm3 3 （硅酸鋁棉）=180mm乂 （珍珠巖磚）=80mm0 4（抹

12、面層）=20mm3 5設(shè)31 - 32層間溫度t = 380 C入 1 = 0174 + 01000 64 X（402 + 380 ） / 2=0199W/ m 爐墻散熱強(qiáng)度q = t 3 - t 0/ （31/入 1） + （32/入2） + （33/入3） +（34/ 入 4） + （3 5/入 5） + （1/a）2=54135W/ mtW = t 0 + q/ a = 221 52 C根據(jù)計(jì)算，爐墻散熱強(qiáng)度q = 54 135W/ m2遠(yuǎn)遠(yuǎn) 小于其允許的散熱強(qiáng)度290W/ m 2,爐墻表面溫度22152 C也小于其允許值 50 C。51 2實(shí)踐結(jié)果實(shí)踐證明，上述爐頂密封結(jié)構(gòu)形式基本上杜絕 了爐頂泄漏問題，是目前鍋爐爐頂密封的一種有效 方案，值得推廣。6結(jié)論通過理論計(jì)算可以看出，q遠(yuǎn)小于290W/ m 2 (允許散熱強(qiáng)度)，因此，爐頂墻的厚度并不需要這 么厚，可以減小。爐頂密封是一個(gè)牽涉部門(設(shè)計(jì)，制造，安 裝，運(yùn)行等)較多，技術(shù)難度較大，需要綜合治理 才能解決的問題。對(duì)爐頂一次，二次