300MW“W”火焰锅炉炉顶密封的安装及改进

摘要：文章针对“W”火焰锅炉的结构组成，结合实例从膨胀和密封两个角度来进行了研究，并做出了分析，利用密焊炉顶两侧膨胀缝密封等理念来实现对锅炉炉顶的有效密封，在机组进行生产之后，炉顶无漏烟现象，在炉顶大包内也没有发现明显积灰。

关键词：火焰锅炉；炉顶密封；结构组成；安装办法

中图分类号：TK226 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）35-0085-02

当前使用的300MW“W”火焰锅炉使用长火焰，利用浓淡燃烧、分级送风等技术，在进行低挥发分煤的燃烧时，“W”火焰锅炉的燃烧效能与死角切圆方式相比较，效率大约高出3%，并且其不会受到锅炉大型化的限制，但是当前我国的“W”锅炉普遍存在燃料燃尽性能差、炉膛结焦多、过热器常常出现超温、炉顶漏烟等问题，而随着社会的发展，可持续发展已经成为企业发展必走的一个历程，因此对炉顶漏烟等问题及对锅炉炉顶密封的改进措施进行研究就具有了极为重要的现实意义。

1 实例概述

某国外发电厂2号机组的装机容量是300MW，其在2011年1月23日进行30天连续稳定试运行之后正式开始商业运行，该发电厂2台机组的锅炉为某锅炉厂设计制造的一类双拱型单炉膛“W”火焰直吹煤粉固态排渣炉，该锅炉型号是DG996/17.45-Ⅱ1型。锅炉内部分上下炉膛，炉膛宽为24.8m，下炉膛深约13.7m，上炉膛深为7.6m；总体呈现“П”型设置，锅炉为全悬吊结构。电厂在进行安装过程中对锅炉顶棚的过热器及炉顶密封做了一些改进，在试运行过程中，没有明显的炉顶漏烟现象，在炉顶大包内检查也不存在积灰。

2 锅炉炉顶结构及其密封

2.1 炉顶结构组成

该发电厂2号机组锅炉在炉顶设置有顶棚过热器，其宽为24.8m，长约为20m，从前到后分成三段，在前面的一段4m是膜式管屏，剩余两端16m是散管，鳍片之间不做焊接，顶棚过热器和倒水冷壁、前水冷壁之间留有一定的膨胀缝，在出口利用后包墙管和出口联箱与过热器连接，最终形成刚性的连接。整个锅炉沿着水平烟道烟气流动方向及炉膛出口设置有全大屏过热器、高温再热器、高温过热器、前包墙过热器、中隔屏过热器、后水冷壁管、低温过热器、顶棚过热器等受热面，各管排直接穿过顶棚过热器之后与炉顶外联箱进行连接。

2.2 炉顶的密封

按照炉顶的组成结构，该发电厂2号机组锅炉原来的炉顶密封如下：（1）对于全大屏贯穿顶棚管的位置，根据每一个大屏作为一个单位，使用耐火混凝土和钢板密封盒两者结合的多重密封方式，这样不但可确保全大屏和顶棚管之间的相对位移，还可以有效地阻止烟气的泄漏。（2）对于其余部位，主要包括前顶棚800mm部位、中后段顶棚、顶棚两侧存在的膨胀缝、贯穿部位，使用了密封板来做整体密封，没有进行局部的处理，密封所占面积很大，而密封板和顶棚过热器之间的硅酸铝耐火纤维散棉和耐火混凝土仅仅起到了隔热作用。

2.3 当前炉顶密封问题

（1）对炉顶整个进行了较大面积的密封，如果密封干板存在漏焊点等一些穿孔问题或者当隔热的耐火混凝土出现一定的损坏时，高温烟气必然会沿着这些空隙进入密封板进而窜行，这样很快密封钢板就会因为受热而出现形变，致使炉顶出现漏烟现象。（2）前水冷壁和顶棚之间没有进行隔热层设置，这时密封疏形卡板必然受到炉内高温影响而出现受热损坏。（3）如果炉膛内压力出现变化，方形的四侧墙必然存在变圆的一种趋势，倾斜的钢板很难起到应有的约束作用，导致顶棚两侧的膨胀缝不断变宽，高温烟气由这些膨胀缝进入密封钢板下窜行，致使密封钢板因为受热出现变形损坏，最终致使烟气出现泄漏。（4）中后段的顶棚在设计时，通常为散管结构，管间的间隙存在一定的漏浆，使得施工难度大大增加，很难确保耐火混凝土在浇筑时的质量。（5）锅炉在运行之后，因为顶棚散管的变形、膨胀使得管间的间隙出现增大或者导致耐火混凝土出现损坏，炉内的高温烟气经由这些管间间隙流入，并通过耐火混凝土损坏位置，进而导致密封钢板受到辐射最终损坏，致使烟气泄漏。

3 炉顶各个受热面间的相对膨胀分析

3.1 水冷壁及包墙管的相对膨胀

（1）介质在管内的流向，炉水首先经过水冷壁加热至饱和的汽水化合物，然后经过上部出口到达汽包做汽水分离；在气泡当中分离的饱和蒸汽经由气泡顶部被导出，然后进入顶部过热器，接着流入后侧包墙过热器和后包墙，两者汇合之后导入中隔屏过热器，用以吸收烟道内存在的高温烟气产生的辐射热。（2）对于水冷壁管、顶棚管、包墙管在设计时，其温度取值是一定的，又因为取值的不同，使得经过计算的单位膨胀量是水冷壁管与顶棚管小于侧包墙管，并且膨胀差很大，因此对顶棚管四周除去利用出口集箱和后包墙管形成的刚性连接之外，其余的三面均预留了膨胀缝。实际从介质流向和周围环境来查看，侧水冷壁管和顶棚管的温度应该低于前侧包墙管温度，因此单位膨胀量必然为水冷壁管和顶棚管小于侧包墙管，另外前侧包墙管和侧水冷壁管的衔接处膨胀差很大，在进行设计时要进行密焊处理，这样就出现了刚性连接，导致包墙过热器和水冷壁成为了一个整体，而顶棚过热器、水冷壁及包墙过热器面积相对很大，吸收内、外力的能力很大，并且他们均为辐射受热面，因此交接处温差较小，几乎不存在相对膨胀差，因此可将顶棚过热器周边的膨胀缝取消，使用密焊的方式使得这三者成为一个刚性整体。

3.2 穿顶棚和顶棚受热面管存在的相对膨胀

依据炉顶实际结构，全部贯穿炉顶的管道，除了顶棚和全大屏过热器有膨胀差之外，全部和顶棚管间进行封焊固定，并与顶棚连接形成一个整体，最终使得不出现相对膨胀差。

4 炉顶结构及密封改造

4.1 炉顶密封改进思路

（1）封焊顶棚两端存在的膨胀缝，使得水冷壁和顶棚过热器及包墙过热器三者连接形成刚性整体；（2）顶棚散管鳍片之间的间隙使用密焊，并形成膜式顶棚，将要密封进行处理的面积减小到最小；（3）尽最大可能将要进行密封的区域分割开，以形成互补连接的密封盒，在密封盒当中添加耐高温的材料，不但可起到密封作用，还能避免密封盒直接受到高温辐射，以最大限度地提高密封钢板的使用寿命。

4.2 炉顶密封改造方案

（1）对扁钢中心前800mm段与高温过热器间的鳍片拼接缝，进行密焊处理，除去穿管部分之外，剩余位置都进行密焊，最后再分区域进行密封；（2）对顶棚管两侧间的膨胀缝，使用特质的伸缩节进行密封，在伸缩节内部使用高硅氧绳进行压缝，并使用硅酸铝纤维棉做填实，这种做法主要是为了避免在进行现场焊接过程中出现顶棚管拉伤，而导致扁钢不能和侧墙疏形卡板相互密焊；（3）对穿过顶棚的所有管子，在其贯穿部位进行高硅氧绳缠绕，并且在其外侧敷设一层耐火混凝土；（4）通过上述处理之后，再按照原来步骤进行耐火混凝土的浇筑并安装密封钢板，并且对密封干板和顶棚挂好吊板，对侧墙疏形卡板和密封高顶版进行焊接，对所有没有密封的区域，进行现场密封焊接；（5）对前水冷壁和顶棚之间存在的膨胀缝，首先在水冷壁上面焊接托板，接着使用2根高硅氧绳与硅酸铝纤维棉做压实处理，最后再将顶棚管与水冷壁进行焊接。

4.3 施工注意事项

（1）所有需要固定在受热面管子之上的密封材料，一定要在进行水压试验之间密焊完成；（2）在间隙处进行密焊时，必须要进行分段焊接，以避免焊接出现变形；（3）在进行高硅氧绳缠绕时，一定要缠实，并尽可能下压至顶棚；（4）在进行耐火混凝土浇筑时，一定要确保捣实。

5 结语

首先，该发电厂300MW“W”火焰锅炉在炉顶密封改造之后，完成了多重密封，有效地发挥了材料本身具备的密封功能，通过长时间观察，密封改造效果良好；其次锅炉炉顶的各个受热面交界处环境大致相近，各个受热面间几乎不存在膨胀差，所以各相互交接处使用了密焊处理，最后形成了刚性整体，另外对顶棚各管鳍片存在间隙使用了密焊进行了处理，最终完成膜式的顶棚机构，使得炉顶的密封大大集中，并实现了将密封区域的有效隔开，完成了局部密封，最后这种锅炉炉顶的密封，如果在设计时进行周密的考虑，不仅可有效地减少所需密封的面积、节省施工费用、节约材料，还方便在出现泄漏时查找漏点并进行处理。

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作者简介：张征（1983―），男，中国能源建设集团天津电力建设公司海外工程公司助理工程师，研究方向：火力发电厂安装及调试。