爐頂柔性密封技術(shù)交

一、立體柔性密封技術(shù)的必要性分析
（一）、技術(shù)上的必要性（一般電站鍋爐存在的問題及大容量鍋爐本體密封缺陷）
1．鍋爐本體不同金屬構(gòu)件管材不同導(dǎo)致其相對(duì)膨脹量不同進(jìn)而產(chǎn)生漏風(fēng)漏灰：由各大鍋爐廠的《鍋爐說明書》可知，現(xiàn)在大容量鍋爐一般采用大罩殼保溫，且頂棚采用鰭片管。所以在其上下鋪設(shè)澆灌保溫材料，而只是在爐頂管分段鰭片處，穿墻管等處澆灌耐火可塑料，其厚度與爐頂管上沿齊平。而耐火可塑料上面就是內(nèi)護(hù)板。因?yàn)榭紤]到內(nèi)護(hù)板要受高溫?zé)煔獾闹苯記_刷，所以一般采用低合金耐熱鋼（12Cr1MoV, 15CrMo等）以保證其抗沖刷性能，但其膨脹量達(dá)到7.44mm/m，橫貫爐寬的膨脹量應(yīng)在100mm左右，與它相接的穿墻管的小膨脹量僅為3.33mm/m，可見相對(duì)膨脹量差別之大。
現(xiàn)有穿墻管金屬密封方式不能有效地調(diào)整膨脹產(chǎn)生漏風(fēng)漏灰：出于施工設(shè)計(jì)及安裝等考慮，穿墻管密封盒是橫貫爐寬的，長度往往超過12米以上，且不同穿墻管系的密封盒之間間距很小，不足以吸收由于大面積滿焊密封盒而產(chǎn)生的焊接應(yīng)力。據(jù)我們調(diào)查發(fā)現(xiàn)，往往是每隔7-10米處會(huì)有泄漏積灰嚴(yán)重的情況出現(xiàn)，而且拉裂處以高過，高再密封盒為多。
4．正常運(yùn)行時(shí)爐頂經(jīng)常處于正壓狀態(tài)產(chǎn)生漏風(fēng)漏灰：大型鍋爐一般采用平衡通風(fēng)，即鍋爐配有送，引風(fēng)機(jī)。運(yùn)行中送，引風(fēng)機(jī)均開啟，爐膛內(nèi)壓力按鍋爐運(yùn)行規(guī)程要求保持在-（20-30）Pa運(yùn)行。但國內(nèi)II型鍋爐（包括進(jìn)口爐型）爐膛內(nèi)負(fù)壓測(cè)點(diǎn)一般較低，位于大屏過熱器或分割屏過熱器下部10米左右，則越往爐膛上部，負(fù)壓越低。到爐膛頂部時(shí)，正常運(yùn)行工況下一般保持正壓在70-80Pa左右。這是因?yàn)榇髿鈮毫ρ卮髿鈱痈叨炔煌煌０胃叨仍礁叽髿鈮毫υ降停诤０蔚貐^(qū)，海拔高度每增高1米，大氣壓力降低約12Pa按這一數(shù)字，若爐膛負(fù)壓測(cè)點(diǎn)低于爐頂10米時(shí)，爐頂大氣壓力將低于爐膛高壓測(cè)點(diǎn)處的大氣壓力約120Pa,故爐頂爐內(nèi)實(shí)際是處于正壓狀態(tài)，這也是導(dǎo)致爐膛漏風(fēng)漏灰的重要原因。
5．現(xiàn)有鍋爐金屬密封結(jié)構(gòu)安裝過于復(fù)雜產(chǎn)生漏風(fēng)漏灰：由于鍋爐現(xiàn)場(chǎng)安裝施工中所牽連的因素過多，比如各穿墻管走向因素，工期因素等等。所以《鍋爐說明書》中也往往只提供密封方面的原則性說明，具體工地上施工只是按照設(shè)計(jì)思想和安裝經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)加以密封。因此這是產(chǎn)生密封失效的安裝原因。
6．現(xiàn)有密封保溫材料不足以吸收鍋爐的膨脹產(chǎn)生漏風(fēng)漏灰：如耐火可塑料等硬性材料的膨脹量過小，只能作為耐火層而不能吸收膨脹，爐頂整體密封面積過大，當(dāng)密封鋼板有露焊點(diǎn)等穿孔缺陷或隔熱耐火混凝土有損壞時(shí)，高溫?zé)煔饬鲗⑦M(jìn)入密封板下竄行，很快就會(huì)使密封板受熱變形而損壞，造成爐頂漏風(fēng)漏灰，而且有些鍋爐頂棚管后部為散管結(jié)構(gòu)，與其相接的側(cè)包墻及尾部包墻也為散管結(jié)構(gòu)，管間間隙施工難度大，難以保證耐火層的澆注質(zhì)量。鍋爐投運(yùn)后，主要頂棚管受熱膨脹不均勻，就會(huì)產(chǎn)生間隙大小不均。導(dǎo)致耐火層的損壞膨脹，進(jìn)而使高溫?zé)煔庵苯記_刷密封鋼板。
7．其他技術(shù)原因產(chǎn)生漏風(fēng)漏灰：此外還有諸如一，二次密封處理不當(dāng)；大型鍋爐煙風(fēng)通道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷；電廠燃用煤和與設(shè)計(jì)煤種不同；鍋爐運(yùn)行時(shí)由于噴燃器燃燒方式形成的煙風(fēng)走廊等原因都是造成鍋爐泄漏的因素。

（二）、在鍋爐運(yùn)行安全上必要性分析（漏風(fēng)漏灰對(duì)運(yùn)行安全性的危害）：
1.漏風(fēng)漏灰嚴(yán)重磨損金屬受熱面：研究發(fā)現(xiàn)，承壓管道在漏風(fēng)漏灰部位，時(shí)常發(fā)生管壁變薄甚至爆管現(xiàn)象，專家認(rèn)為這是漏風(fēng)漏灰造成的結(jié)果。在發(fā)生鍋爐漏風(fēng)漏灰時(shí)，由于鍋爐內(nèi)外壓力差，在漏風(fēng)處形成渦流，加速了爐灰中顆粒物對(duì)管壁的沖刷磨損作用，長此以往，該處由于爐灰中顆粒物沖擊摩擦，管壁厚度小，造成應(yīng)力集中，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的爆管，造成電廠被迫停產(chǎn)的事故。同時(shí)隨著鍋爐本體泄漏的增加，其爐內(nèi)的煙風(fēng)量也大于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致其風(fēng)速增加，且由于泄漏點(diǎn)不同，產(chǎn)生爐內(nèi)流場(chǎng)壓力不均，煙風(fēng)流量偏差加大等，以上因素都直接間接惡化爐內(nèi)工況條件，導(dǎo)致管壁磨損嚴(yán)重。
2.漏風(fēng)漏灰對(duì)鍋爐輔機(jī)安全造成危害：主要是引風(fēng)機(jī)，當(dāng)鍋爐發(fā)生漏風(fēng)漏灰時(shí)，降低了爐膛及換熱面的熱負(fù)荷，為保證鍋爐出力，必須增加煤粉的投入量，此舉相應(yīng)加大了爐膛煙道中的風(fēng)粉量，增加了風(fēng)速，加大了對(duì)引風(fēng)機(jī)葉片的磨損。現(xiàn)在各廠大小修中常有的葉輪磨損堆焊等項(xiàng)目說明了其危害的嚴(yán)重性。
3.漏風(fēng)漏灰嚴(yán)重腐蝕金屬構(gòu)件：灰中含有的有害成分（S，P，N，）等元素會(huì)對(duì)金屬構(gòu)件，特別是對(duì)承壓部件起腐蝕作用，尤其當(dāng)電廠處于較為潮濕的區(qū)域時(shí)而造成的酸性腐蝕作用尤為嚴(yán)重。此外漏出來的高溫?zé)煔馔鶗?huì)將熱量傳遞泄漏通道附近的鍋爐附件：管道，聯(lián)箱，熱工表線，造成燒損，腐蝕危及生產(chǎn)安全，嚴(yán)重威脅著鍋爐的正常運(yùn)行。而當(dāng)煙氣流量增加時(shí)，其煙氣的總含硫量必然增加，而含硫量的增加將導(dǎo)致酸露點(diǎn)的升高，將加大尾部受熱面的腐蝕。
4.漏風(fēng)漏灰增加鍋爐本體荷重：爐頂大量積灰時(shí)，積灰量可達(dá)到200甚至300噸以上，相當(dāng)于爐頂全部鋼結(jié)構(gòu)密封層的重量，大大增加了鍋爐爐頂承重量及頂棚管的承重負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致爐頂變形，對(duì)鍋爐本體的安全運(yùn)行造成極大的危害。
（三）、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)上的必要性（漏風(fēng)漏灰對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的危害）：
1.漏風(fēng)漏灰降低鍋爐熱效率：一是漏風(fēng)會(huì)導(dǎo)致煙氣所帶熱量散失或降低煙氣溫度，導(dǎo)致各受熱面換熱不足，直接導(dǎo)致排煙溫度上升。此外，要維持額定蒸發(fā)量的話必須多投煤粉，增加了煙氣流量。導(dǎo)致煙氣量大量增加。而鍋爐引風(fēng)機(jī)電耗約占廠用電的15%左右。根據(jù)各科研所的研究及各實(shí)際電廠試驗(yàn)考核：0.1（10%）漏風(fēng)系數(shù)對(duì)應(yīng)7.5℃排煙溫度的升高，對(duì)應(yīng)著約0.7%的熱效率的降低，對(duì)應(yīng)10-15A左右引風(fēng)機(jī)電機(jī)電流的增加。
2.漏風(fēng)漏灰制約鍋爐出力，當(dāng)密封結(jié)構(gòu)發(fā)生大規(guī)模泄漏時(shí)，外界空氣會(huì)大量進(jìn)入或內(nèi)部煙氣大量漏出爐膛煙風(fēng)系統(tǒng)。二者都一則影響爐膛內(nèi)的負(fù)壓工況，二則勢(shì)必會(huì)大大增加引風(fēng)機(jī)電耗和磨損，進(jìn)而強(qiáng)迫鍋爐機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行。
3.漏風(fēng)漏灰增加鍋爐散熱損失：爐頂大量漏灰會(huì)使?fàn)t頂保溫破壞，導(dǎo)致爐頂嚴(yán)重超溫，有些電廠因爐頂泄漏問題而導(dǎo)致保溫層表面溫度甚至達(dá)到了200多攝氏度，大大增加了鍋爐散熱損失。
(四)、預(yù)期效果分析
（對(duì)改造前后安全，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況，社會(huì)環(huán)境影響進(jìn)行對(duì)比分析，明確改造后對(duì)于提高系統(tǒng)和本單位安全性，可靠性，節(jié)能降耗，環(huán)境保護(hù)等應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)，從提高效益，降低成本，增加利潤及對(duì)投資回收等方面進(jìn)行分析）。
1.技術(shù)指標(biāo)分析
假設(shè)爐頂部位12年內(nèi)杜絕漏風(fēng)漏灰現(xiàn)象
2.經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析
(1) 采用立體柔性密封技術(shù)后產(chǎn)生的節(jié)煤效益：假設(shè)一臺(tái)配670MW發(fā)電機(jī)組的2102T/H的鍋爐為例，其漏風(fēng)量按3%計(jì)算，那么一年損失的直接費(fèi)用粗略如下：
每年運(yùn)行6000小時(shí)，負(fù)荷率100%，滿負(fù)荷總煙氣流量2.288×106 kg/h；環(huán)境溫度：20℃，溫差ΔT設(shè)為400℃，煙氣比熱=1.52 KJ /（kg·k），標(biāo)煤價(jià)格500元/噸，(1kg標(biāo)煤=7000大卡，1大卡=4.1816KJ)
3%漏風(fēng)的直接熱損失=煙氣流量×每年運(yùn)行小時(shí)數(shù)×泄漏率×ΔT×比熱
=2.288×106×6000×0.03×400×1.52=2.504×1011 KJ
　　折合標(biāo)煤：2.504×1011÷(7000×4.1816)÷1000=8554.48噸
　　則每年可以節(jié)約煤耗費(fèi)為：8554.48×500元=427.7萬元。
(2) 采用立體柔性密封技術(shù)后產(chǎn)生的節(jié)電效益：假設(shè)引風(fēng)機(jī)電機(jī)電流將降低10A，年運(yùn)行6000小時(shí)，電廠成本電價(jià)0.35元/（kw·h），則每年節(jié)電約
6000×10×6000÷1000×0.35×2=252000元
(3) 采用立體柔性密封技術(shù)后節(jié)省的爐頂密封費(fèi)用：
假設(shè)采用傳統(tǒng)金屬密封工藝及其保溫，則在12年范圍內(nèi)可少做3次。密封面積為677平米左右，單價(jià)估算為1000元/平米；保溫面積為950平米左右，單價(jià)估算為800元/平米，則12年內(nèi)所節(jié)省的費(fèi)用為：
（677×1000＋950×800）×3＝431.1萬元
每年節(jié)約431.1/12=35.9萬元。
(4) 采用立體柔性密封技術(shù)后減少搶修工期節(jié)約費(fèi)用：
如果遇到爐頂搶修，由于爐頂沒有積灰，因此可以有效減少搶修工期，據(jù)保守計(jì)算，以一臺(tái)670MW機(jī)組為例，清灰時(shí)間1天，則減少的發(fā)電量為：67萬×24小時(shí)＝1608萬度電，折合電價(jià)約562萬元左右。
3. 性價(jià)比分析
一臺(tái)2102t/h級(jí)鍋爐密封面積一般為1000平米左右，假設(shè)采用立體柔性密封技術(shù)的大包造價(jià)約180萬元，由經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，投資回報(bào)可看出：
　　每年的投資費(fèi)用為/10=18萬元/年
　　每年的回報(bào)為：427.7+25.2+35.9+281(假設(shè)每兩年有一次搶修)＝769.8萬元/年
　　每年的產(chǎn)出/投入= 769.8/18≈ 42.77倍
　　相當(dāng)于傳統(tǒng)密封保溫比例為
立體柔性密封技術(shù)/傳統(tǒng)密封保溫技術(shù)=180/431.1=41.7%
注：以上效益分析時(shí)未考慮傳統(tǒng)密封所需增加的清灰，拆保溫等人工費(fèi)及材料耗損費(fèi)用等，也未計(jì)由于密封所節(jié)約的一定厚度的保溫材料費(fèi)及施工費(fèi)。
綜上所述，無論從投資費(fèi)用上，還是從投資回報(bào)上考慮來看采用立體柔性密封修復(fù)技術(shù)為鍋爐全爐頂進(jìn)行密封修復(fù)是佳的方案。




















二、傳統(tǒng)密封技術(shù)與非金屬立體柔性密封技術(shù)對(duì)比