锅炉炉顶密封分析精品

1、锅炉炉顶密封分析戴绍钧（云南省火电建设公司，云南昆明 650011 ）摘要：分析了锅炉炉顶泄漏的原因，提出合理的密封方法，减少泄漏，保证电厂安全、经济运行。关键词:燃煤锅炉；炉顶泄漏；炉顶密封中图分类号：TK22文献标识码：A.、八、亠1冃I言火力发电厂燃煤锅炉炉顶冒烟、漏灰、漏热、漏风是较普遍的问题。由于炉顶泄漏，保温层表面温度高，锅炉散热损失比较大，造成锅炉炉顶保温 层表面温度达 7080 C ,甚至达100 C ,以致有的 炉面吊杆温度过高，产生了氧化皮，甚至塌落；有 的锅炉表面温度高，人员在附近都不能抬头，张眼，甚至影响到自动化设备的投入。炉顶泄漏已对电厂安全、经济和文明生产造成了严重

2、影响。2锅炉炉顶冒烟、漏灰原因分析锅炉炉顶冒烟、漏灰根本原因是炉顶不严密而炉膛顶部又是处在正压状态下运行。据测试，当控 制炉膛负压在-2-3mm水柱运行时，炉膛顶部 为正压510mm水柱，这样当炉顶密圭寸不严时,就会产生漏烟、漏灰、漏热现象了。就多数锅炉而 言，其泄漏原因大致有以下几个方面：1）由于结构上的要求 ，炉顶有许多穿墙管、悬吊管、支吊架必须穿越炉顶耐火材料层,在高温工况下，这些管子、吊杆都会相对膨胀，管子周围 出现龟裂，如果锅炉没有膨胀中心或膨胀中心选择 不当，炉顶平面以及顶棚与炉墙交接处的密封耐火材料会出现裂缝，设计上膨胀缝多采用石棉绳密 封,由于锅炉的振动以及启停时温度的变化,石

3、棉绳容易被烧损脱落，就会造成锅炉炉顶的泄漏 。2）一次密封结构不良，二次密封盒内浇铸的保温材料在运行的高频振动及膨胀作用下 ，保温材 料将发生龟裂。3）锅炉炉顶采用耐火混凝土、耐火砖，穿墙管部位采用耐火混凝土 、保温混凝土、珍珠岩保温 板等结构形式，这种硬质的刚性密封结构，无法适 应锅炉检修，启停温度变化所产生的相对位移，也 无法避免出现裂缝和漏灰 、漏烟、漏风现象。4）安装质量不良。埋在混凝土中的管子、吊杆、钢筋都要刷一层柏油，穿墙管也可用油纸包 裹，施工时这些被忽视，运行时就会出现漏灰。3炉顶超温问题现代锅炉顶部通常采用大包结构，因此，炉顶密封结构不良将导致炉内烟气经炉顶不严密处和炉墙而进

4、入大包内，导致大包内温度超温，严重时甚 至会导致大包四壁及上壁超温，这样，不仅会增加锅炉散热损失，降低运行经济性，而且还会对吊杆 及热工自动化元件的安全造成不利影响，甚至影响人身及设备安全。因此，采取措施改进炉顶密封结 构，减少漏灰、漏烟，对保证电厂的安全、经济运 行也是非常有意义的。4合理的锅炉炉顶密封结构根据锅炉炉顶密封结构看，炉顶泄漏的主要部 位在炉顶顶棚过热器与四周炉墙交界处的膨胀缝和 炉顶穿墙管等处。现根据查阅的有关炉顶密封资 料、炉顶泄漏原因分析，采取了几种形式的密封结 构。41 1侧水冷壁管与顶棚管缝隙密封结构顶棚与侧墙交界处膨胀缝采用的密封形式见图1 ,浇铸耐火混凝土块压住膨胀

5、缝，具体方法如下1）在顶棚耐火混凝土层上部的水冷壁鳍片上 焊接耐热钢筋骨架。钢筋可选6mm ,使用温度在 1 050 C以上的耐热钢筋，金属骨架绑扎后应涂抹沥青两遍，厚1152mm。2）在顶棚耐火混凝土层上粘贴10mm厚硅酸铝纤维板一层。锅炉炉顶密封分析 1494-2U1J China Acadeiuic Journal Lilecironic Ptibiishinc Ilcxise, All litlils reeved, luip：S-?a- kiriiet图1 侧水冷壁与两粧帝蜜餐囲疋工.磅亍鶯鶯盘进十I 遽F al3）耐火混凝土块固定在水冷壁管上，与顶棚耐火混凝土层留有 56m

6、m的硅酸铝纤维板间隔 水冷壁向下膨胀时，纤维板这种柔性材料可替代膨 胀缝功能，又因耐火混凝土块纵向之间隔2m留有 7mm的膨胀缝，所以，混凝土块在长期工作状态 下，能保持其整体性能，起到挡住顶墙交界处膨胀 缝中的火焰及烟气直接与混凝土上面的保温层接触 的作用。41 2锅炉顶棚管与前水冷壁交界处密封赴酸铝軒维图2前水冷壁与顶挪管密封图顶棚管与前水冷壁密封形式如图2所示。在膨胀缝底部、顶棚管系及水冷壁管系的鳍片上或金属 框架上焊接5mm厚钢板，制成梳形板，以便钢材 的吸热量有效地传递到管系上，保持钢材的热稳定 性，然后在梳形板上填塞浸渍粘合剂的硅酸铝纤维进行缝隙密封。此处膨胀缝的密封应考虑前水冷壁

7、和顶棚管的 膨胀方向和膨胀量，同时要考虑膨胀缝中的密封耐 火材料的胀缩性能、高温性能和长期固定的可靠 性。41 3穿墙管部位密封穿墙管根部主要是解决密封问题。针对穿墙管 部位泄漏原因，采取如下措施，密封结构见图3。严穿墙晋抹面层珍珠岩族霰铝纤堆密封舸板=11高温胶泥金厲盍1）清扫耐火混凝土层上面杂物，用高温胶泥抹面，厚度10mm。2）用2mm厚钢板现场制作围护穿墙管金属盒，金属盒平放在耐火混凝土层上面，在金属盒内穿墙管排之间及管排侧面的耐火混凝土层上贴一层 油纸。3）在油纸上面绑扎6mm耐热钢筋骨架，钢 筋耐热温度要求750 C。4）油纸上方高度为 40mm的穿墙管及耐热钢 筋骨架涂抹沥青两遍

8、，厚1152mm。5）浇铸耐火混凝土 ，厚度40mm。6）在新浇铸的耐火混凝土层上面粘贴 20mm 厚硅酸铝纤维板2层。7）在硅酸铝纤维上面交叉粘贴 20mm厚硅酸 铝纤维板3层。8）在金属盒内的纤维板上面、管排之间及管 排侧面，铺设80mm厚珍珠岩板一层，并用水泥珍 珠岩浆料填塞砖缝，作20mm厚抹面，抹面材料采 用矶土水泥，焦宝石骨料及膨胀珍珠岩 、石棉泥混 合料。9）在抹面层上面堆积 300mm厚轻质混凝土 ,然后在穿墙管周围作保温处理。5 X燈电厂采用上述密 封结构的 核算与实践根据以上所述炉顶密封结构，以下将以XX 电厂使用的 WGZ410/ 9 18 -13型锅炉炉顶墙结构进 行散

9、热强度和表面温度校核 。炉顶棚计算参数：炉顶棚管：60 Xmm鳍片截面矩形：20 X6mm管子和鳍片材料:# 20钢511锅炉炉顶墙结构散热强度和炉墙表面温度校核1)炉顶墙内表面温度计算a1膜式壁表面热流量 S片3 片=片 X1 2C0/1 -(1 - 1)(1 - 1)X (T1/ 100) 4 -( T3/ 100) 4 片-鳍片平均角系数；b -鳍片宽度；d外一 膜式壁管子外径；膜式壁黑度2 ；火焰黑度3 片=121 57314W/ m2b1鳍片根部受热管壁的温度t根：t 根=t 介 + 3 根 u 片 B (1/a2)+ (2S/X) 1/ (3 + 1)3 管径比3 = d外/ d内

10、；3 管壁厚度；a2介 质对管壁的放热系数 人管壁材料使用温度下的导 热 系数;t介一介质温度t根=409115 C ;u片=uxC3c1膜片中间位置温度t端t 端=t 根 3 片(b/ 2) 2/入片 3 (% + 1)+端=43418 Cd1膜片平均温度t 片=(t 根 + t 端)/ 2 = 422 Ce1膜式壁管子平均温度t管=(t火+ t背)/2 t 管=39916 Cf1整个膜式壁的平均温度t3 = (t 管 + nt 片)/(1 + n)截面积比n = F片/ F管=b3/ 1/ 4 n ( d外2 - d内2)t 3 = 402 C所以：炉顶墙内表面平均温度t3 = 402 C

11、2)炉顶墙散热强度q和炉墙表面温度校核本 计算略去二次密封金属板热阻，取年平均温度t 0 = 20 C ,年平均风速 W = 2 105m/ s ,则有：炉墙表面放热系数：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平硅酸铝纤维板和硅酸铝棉入2 = 01 04W/ m 珍珠岩砖入3 = 0106W/ m 抹面层入4 = 0123W/ m 设31 （耐火混凝土层）=65mm32 （硅酸铝纤维板）=40mm3 3 （硅酸铝棉）=180mm乂 （珍珠岩砖）=80mm0 4（抹

12、面层）=20mm3 5设31 - 32层间温度t = 380 C入 1 = 0174 + 01000 64 X（402 + 380 ） / 2=0199W/ m 炉墙散热强度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根据计算，炉墙散热强度q = 54 135W/ m2远远 小于其允许的散热强度290W/ m 2,炉墙表面温度22152 C也小于其允许值 50 C。51 2实践结果实践证明，上述炉顶密封结构形式基本上杜绝 了炉顶泄漏问题，是目前锅炉炉顶密封的一种有效 方案，值得推广。6结论通过理论计算可以看出，q远小于290W/ m 2 (允许散热强度)，因此，炉顶墙的厚度并不需要这 么厚，可以减小。炉顶密封是一个牵涉部门(设计，制造，安 装，运行等)较多，技术难度较大，需要综合治理 才能解决的问题。对炉顶一次，二次