670MW超临界直流锅炉硬性金属密封改造.pdf

第 3 0卷 第 2期 2 0 0 8年 2月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y V0 1 ． 3 0 No． 2 Fe b． 20 0 8 技 术 开 发 6 7 0 MW 超临界直流锅炉硬性金属密封改造 No n f l e x i b l e me t a l s e a l mo d i fic a t i o n o f 6 7 0 MW s u p e r c r i t i c a l o n c e t h r o u g h b o i l e r 孙正睿 S UN Zh e n g mi 华电潍坊发电公司， 山东 潍坊2 6 1 2 0 0 H u a d i a n We i f a n g P o w e r P l a n t ，We i f a n g 2 6 1 2 0 0 ，C h i n a 摘要 6 7 0MW超{临界直流锅炉炉顶采用二次密封形式， 护板为耐热、 耐腐蚀、 延展性好的材料， 但由于炉顶 棚面积过大， 各处膨胀复杂， 机组投运后护板容易拉裂， 加之护板下部耐火可塑料、 耐火浇注料 受热松散， 造 成烟气泄漏 为了解决锅炉炉顶受热膨胀造成的漏烟、 漏灰问题， 提高锅炉效率， 在原有二次密封基础上， 采 用环保 非金属立体柔性 密封技 术， 对锅 炉炉顶 密封进 行改 造修 复 。机 组投 运后 ， 效果 良好 ， 解决 了锅 炉受热 膨胀造成的漏烟、 漏灰问题 ， 提高了锅炉效率， 改善 了生产环境。 关键词 漏灰 ； 陶瓷纤维 ； 非金属 立体柔性密封技术 ； 膨胀 中图分类号 T K 2 2 8 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 4 1 9 5 1 2 0 0 8 0 2 0 0 3 9 0 3 Abs t r ac t 6 7 0 MW s up e r c r i t i c a l o n c e t h r ou g h b o i l e r r o o f a do p t s t wi c e s e a l i n g f o r ms。a n d g u a r d p l a t e ma t e ria l i s h e a t r e s i s t i n g ，a n t i c o r r o s i v e，d u c t i l i t y ma t e r i a l ，Ho we v e r ，d u e t o t h e o v e r s i z e d c e i l i n g a r e a a n d c o mp l e x e x p a n s i o n，g u a r d p l a t e i s e a s i l y t o b e r i p p e d； b e s i d e s ，t h e h e a t r e s i s t i n g p l a s t i c a n d r e f r a c t o r y c a s t a b l e ma t e r i a l w i l l b e c o me l o o s e du e t o he a t 。wh i c h wi l l l e a d t o flue e mi s s i o n．I n o r de r t o s o l v e t he p r o b l e ms a nd i n c r e a s e t he bo i l e r e ffi c i e nc y，0 n t he b a s e o f t wi c e s e a l i ng f o r ms ，e nv i r o n me n t a l n o nme t a l l i c t h r e edi me n s i o n a l fle x i b i l i t y s e a l t e c h no l o g y i s a d o p t e d，a n d t h e b o i l e r f u r n a c e t o p s e a l s i t u a t i o n i s mo d i fi e d ．I t i s n o t o n l y s o l v i n g fl u e g a s l e a k a g e， a s h l e a k a g e， bu t a l s o i mpr o vi n g bo i l e r e f f i c i e n c y a nd u n i t o pe r a t i o n e n v i r o nme n t ． Ke y wo r ds a s h l e a k a g e；c h i n a wa r e f i be r；no nme t a l l i c t rid i me n s i o n a l fle x i b l e s e a l t e c hn o l o gy ；e xp a n s i o n 0 引言 6 7 0 MW 超临界 直流锅炉炉顶密封结构 属于常 规通用二次密封设计 ， 不 能彻底解决 因锅炉受热膨 胀造成的漏气 、 漏灰问题。锅炉运行过程 中， 炉顶大 罩壳 内侧墙水冷壁和顶棚管之 问漏气 、 漏灰。采用 环保非金属立体柔性密封技术在锅炉密封原设计基 础上进行改造修复后 ， 锅炉炉顶无漏气 、 漏灰现象 ， 改造效果明显。 1 改造修 复前原 结构形式及存在 的问题 6 7 0 MW 超临界直流锅 炉炉顶密封结构 型式 主 要有 4种 。 1 前墙水冷壁和前顶棚交叉部位密封型式。 收稿 13期 2 0 0 71 2 2 8 在交叉前部顶棚管上及水冷壁管排上焊接梳形板 ， 两 者通过折边板 、 膨胀节进行 连接 ； 前交叉后部水冷壁 上的梳形 板通过折边板 、 膨胀节和前顶棚 内护板相 连。十字交叉处浇注耐火 可塑材料进行密封。该部 位管排比较复杂 ， 耐火可塑料易松散 ， 运行后高温烟 气长时间直接冲刷金属密封 ， 且膨胀节承受水平 、 上 下交变作用力 ， 易破损而造成烟气泄漏。 2 侧墙水冷壁和顶棚管密封型式。水冷壁梳 形板通过 U形 板和顶棚 管上 的折边板 相连进行 密 封。U形板 膨胀 节系 横 向焊 接结 构 。 受 到水 平 、 上 下 、 左右方 向的膨胀交变应力影 响， 长时 间运行容易 受损而造成烟气外泄。 3 后墙水冷壁和顶棚管密封型式 。后墙水冷 壁拉稀管梳形板和密封盒焊接， 后墙密封盒两侧又 与侧墙水冷壁梳形板 通过 U形板 连接 ， 密封盒受力 情况复杂， 易受损。 维普资讯 4 0 华 电裁 第 3 0卷 4 末级再热器 。通过内护板和管排上的高顶 板焊接密封 ， 内护板 内浇注耐火可塑材料。长时间 运行后 ， 耐火可塑材料因管排受热膨胀 ， 反复摩擦 ， 使耐火可塑材料松散 ， 高温 烟气直接 冲刷 内护板造 成 内护板受损破裂 ， 烟气外漏 。 从 以上分析可 以看出 ， 锅炉厂密封结构设计 属 于常规通用设计 ， 不 能彻底解决 因锅炉受热膨胀 而 造成的漏烟 、 漏灰问题。 炉顶密封材料为耐火可塑材料和金属密封板 ， 耐火可塑材料等硬性 材料的膨胀量过小 ， 只能作 为 耐火层而不能吸收膨胀 。炉顶整体 密封面积过大 ， 当密封钢板有漏焊点等穿孔缺陷或隔热耐火混凝土 有损坏时， 高温烟气流将进入密封板下窜行， 很快就 会使密封板受热变形而损坏 ， 造成炉顶漏烟 。 2 改造修复前存在的危害性 2 ． 1 漏风 、 漏灰对运行安全性的危害 1 漏风 、 漏灰会严重磨损金属受热 面。承压 管道在漏风、 漏灰部位时常发生管壁变薄甚至爆管 现象。在发生锅炉漏风 、 漏灰时 ， 由于锅炉内外压力 差 ， 在漏风处形成涡流 ， 加速了炉灰颗粒物对管壁的 冲刷磨损作用 ， 长此 以往 ， 将使管壁厚度减小 ， 造成 应力集中， 严重时可能导致爆管， 造成 电厂被迫停产 的事故。同时， 随着锅炉本体泄漏的增加 ， 其炉内的 烟风量开始大于设计值 ， 且由于泄漏点的不同， 使炉 内流场压力不均 、 烟风流量偏差加大等 ， 都直接或间 接地恶化了炉内工况条件 ， 导致管壁严重磨损 。 2 漏风 、 漏灰对锅炉辅机安全造成危害 主要 是对引风机的危害 。当锅炉发生漏风 、 漏灰时 ， 降 低了炉膛及换热面的热负荷 ， 为了保证锅炉出力 ， 必 须增加煤粉的投入量 ， 此举加 大了炉膛烟道 中的风 粉量 ， 增加 了风速 ， 加大 了对引风机叶片的磨损。现 在各电厂大 、 小修中常有 的叶轮磨损堆焊等项 目说 明了其危害的严重性 。 3 漏风 、 漏灰严重腐蚀 金属构件。灰 中含有 的有害成分 如 S ， P， N等元素 会对金属构件 、 特别 是对承压部件造成腐蚀 。此外 ， 漏 出来 的高温烟气 往往会将热量传给泄漏通道附近的锅炉附件 ， 如管 道、 联箱、 热工表线等， 造成烧损、 腐蚀， 从而危及生 产安全 ， 严重威胁锅炉的正常运行 。当烟气流量增 加时， 烟气中硫的质量分数必然增加， 而其增加将导 致酸露点升高， 从而加大尾部受热面的腐蚀。 4 漏风、 漏灰增加锅炉本体荷重。炉顶大量 积灰 积灰量可达 2 0 0 t 、 甚至 3 0 0 t 以上 ， 增加了锅 炉炉顶承重量及顶棚 管的承重负荷 ， 严 重时会导致 炉顶变形 ， 对锅炉本体的安全运行造成危害。 2 ． 2漏风、 漏灰对经济性的影响 1 漏风 、 漏 灰降低锅炉热效率 。漏风会导致 烟气所带热量散失 ， 导致各受热面换热不足。此外 ， 要维持额定 蒸发量 ， 必须多投煤 粉 ， 增 加 了烟气 流 量 ， 导致烟气量增加。锅 炉引风机 电耗约 占厂用 电 的 1 5 ％左右。根据各科研 院所 的研究及各实 际电 厂试验考核 0 ． 1 1 0 ％ 漏风系数对应 7 ． 5℃排烟温 度的升高 ， 对应 着约 0 ． 7 ％ 的热效 率 的降低 ， 对应 1 0～1 5 A引风机电机电流的增加。 2 漏风、 漏灰制约锅炉出力。当密封结构发 生大规模泄漏时， 外界空气会大量进入或内部烟气 大量漏出炉膛烟风系统 ， 不但影响炉膛 内的负压工 况 ， 而且会大大增加引风机 电耗和磨损 ， 迫使锅炉机 组降负荷运行 。 3 非金属立体柔性密封技术原理 该技术 的原理是利用独特的施工工艺充分发挥 材料的特性 ， 全方位动态调整 吸收锅炉 因受热膨胀 而产生的位移 ， 而不是硬性的遏 制膨胀 。其主要采 用具有超长纤维的高强度陶瓷纤维材料 、 具有高度 稳定性的高温粘合 剂 、 镍 铬锰超强 伸缩 网、 不 锈钢 钉 、 不锈钢菱形钢板 网和弹性逆止卡环等。所有材 料均具有很强 的耐高温 、 抗腐蚀和高延展性 能。作 为密封主材的高强度 陶瓷纤维具有纤维长 、 抗拉强 度高 达到 1 0 3 k P a 、 耐高温 达 1 2 0 0℃ 等特点 。 高温粘合剂不含任何磷酸根， p H值为 7 ， 从根本上 杜绝 了对锅炉的酸碱性腐蚀 问题 ， 具有极强 的化学 稳定性 ， 抗温能力达 1 4 0 0 ℃。 该技术工艺的主要特点是能够动态调整吸收锅 炉必然存在的膨胀而不是硬性遏制膨胀。它强调整 体柔性密封， 把泄露点置于密封层的中心部位； 从高 度方向 自然 向底部水平方向延伸不少 于5 0 0 mm， 使 高度与水平方向形成一个紧密结合 的整体 ； 一般部 位铺设 3层陶瓷纤维 ， 但不是简单的平铺 ， 每 2层之 间用 高 温 粘 合 剂 粘 接 ， 能 吸 收 的理 论 膨 胀 量 为 7 5 m m； 在陶瓷纤维层上铺设不锈钢 网， 固定在事先 焊接好 的不锈钢钉上 ， 用弹性 逆止卡环压紧并焊接 牢 固。该项工艺大大增强 了密封层 的强度 ， 并形成 一 个三维囊状结构 ， 将膨胀区域完全包覆在密封层 内。如果有因特殊情况 出现 的大裂缝 ， 则适 当增加 陶瓷纤维层数及延展尺寸， 该工艺所能吸收的最大 膨胀量为 2 2 0 n l n l 。 维普资讯 w w w . b z f x w . c o m 第 2期 孙正睿 6 7 0 M W 超临界 直流锅炉硬性金属密封改造 4 1 4 改造修复 区域及修 复效果 需要进行密封改造修复的区域主要有锅炉炉顶 的前交叉 如图 1所示 、 侧墙与顶棚管交接处 如 图 2所示 、 末级再热器 如图 3所示 、 后水冷壁拉 稀管 如图4所示 及穿顶棚管部位等。 图 1 锅 炉炉顶前交叉 莩 j L j 浇 洼 料甓 罂 盎 莓 露 器甾 挂 撞 图2 侧墙与顶棚管接缝处 图 3 末级再热 器 经过密封修复改造后， 炉顶的前交叉 ， 侧墙与顶 棚管交接处 ， 再热器 的穿墙管部位及折焰角与侧墙 的交接处等部位漏灰现象消失 ， 改造效果 良好 。 45 0 非金属 立体 1 l 鹅 柔 性 密 封 层 l魏 麟糕轻 护板 礤黧獭嚣硝鞠孺} ’ ／ 图 4 后水冷壁 拉稀管 5 经济效益分析 从 目前使用状况看 ， 采用非金属立体柔性密封技 术后， 炉顶及折焰角处 的密封可保证 3个大修期 1 2 年 不更换、 修复， 采用传统金属密封工艺及保温措 施 ， 1 2年内至少要大修 3次。采用立体柔性密封技术 对硬性金属密封改造修复投入费用为 9 9 ． 5 5万元 ， 采 用该技术后 1 2年内可节约费用约 4 9 0 ． 2 4万元。 综上所述 ， 采用立体柔性密封技术对锅炉炉顶进 行密封 ， 设计寿命按 1 2年计算 ， 可节约资金3 9 0 ． 6 9 万 元， 每年可节省资金 3 2 ． 5 5万元， 经济效益明显。 6 结束语 采用该立体 柔性密封技 术后 ， 消除 了 6 7 0 M W 直流锅炉炉顶硬性密封因受热膨胀造成 的漏烟、 漏 灰问题 ， 经济效益明显 ， 具有较大的推广应用价值 。 编辑 白银 雷 作者 简介 孙正睿 1 9 7 4一 ， 男， 山东高密人， 华电潍坊发电公司工程师 从事火 电厂锅炉检修方 面的工作 。 ● 。 ● ● ● ● ● ● ’ ● 0●。 ● ● ● ’ ● ● ● ● ●。 ◇● 。 ● ● ● ●- ◇●- ◇●- ◇●●- ◇●- ◇●- ◇●- ◇● -◇●- 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