330MW循環流化床鍋爐回料閥爐襯改造方案

　　某廠建設有兩臺330MW循環流化床鍋爐發電機組,鍋爐為DG1165/17.5-Ⅱ1型亞臨界參數國產化循環流化床汽包爐,自然循環、單爐膛、一次中間再熱、汽冷式旋風分離器、平衡通風、露天布置、燃煤、固態排渣,受熱面采用全懸吊方式,鋼架為雙排柱鋼結構。兩臺機組分別于2014年1月25日和3月12日通過168h試運進入商業運行。運行過程中多次發生回料閥立管和閥體燒紅,嚴重時鋼板炭化開裂,引起回料閥噴紅灰,造成了鍋爐無法長周期運行等一系列問題,即使運行過程中對燒紅部位用壓縮空氣吹及制作密封盒用保溫澆注料澆灌,效果都不是太好。

　　某廠330MW循環流化床鍋爐回料閥的特點

　　汽冷式旋風分離器分離的固體粒子流經回料立管排出到回料器。回料器共三臺,對應布置在每臺旋風分離器的下方,支撐在構架梁上。分離器與回料器間、回料器與下部爐膛間均為柔形膨脹節連接。

　　回料器主要作用是把分離器分離下來的物料送到爐膛下部密相區,同時防止爐內的煙氣從返料腿反竄進入回料器。回料器工作于環境最為惡劣的區域之一,該處是一個異形不規則區,膨脹復雜,其內既有高達900℃的高溫循環灰,也有從閥體底面布風板上吹的七八十度的流化冷風,對內襯壁面物理沖擊以及冷熱交替的熱應力沖擊較為厲害,要求內襯材料具有一定的抗磨損性、抗結焦能力和很好的熱震穩定性。特別是在閥體、給煤口等處,要充分考慮其結構復雜、外形多變,內襯材料熱膨脹方向是多向變化,耐磨層最易撕裂開縫,特別是流化風的吹送,渣粒極易從縫隙中進入,脹裂耐磨層,使其脫落,損壞后面的保溫層,破壞內襯,出現回料器殼體表面變形、燒紅、燒穿等情況。

　　此部位是一個問題多發區,應特別針對此區域特性,在材料的應用、耐磨層內襯膨脹縫的設置、耐磨層材料的合理分塊施工、防止材料開裂脫落等方面,采取有針對性的措施。

　　鍋爐回料閥直筒段以及進爐膛處斜段采用耐磨澆注料(厚100mm)和絕熱澆注料(厚120mm)與無石棉硅酸鈣(厚180mm)的復合結構,總厚度400mm。回料閥體區域的內襯結構為:100mm耐磨澆注料+50mm耐磨澆注料+70mm絕熱澆注料+160mm保溫澆注料+20mm硅酸鋁耐火纖維氈,總厚度400mm。回料閥布風板采用100mm耐磨澆注料+300mm絕熱澆注料的復合結構,總厚度400mm。

　　回料閥運行中燒紅情況

　　鍋爐回料閥在運行中,由于鍋爐負荷及風量變化,內部爐襯出現裂縫,流化風進入裂縫長時間沖刷,造成裂縫與裂縫形成通道,將回料閥鋼板與保溫澆注料之間的硅酸鋁耐火纖維氈吹走,熱灰進入隔熱層,將鋼板燒紅。

　　原因分析

　　(1)鍋爐廠設計的回料立管爐襯為耐磨澆注料(厚100mm)和絕熱澆注料(厚120mm)與無石棉硅酸鈣(厚180mm)的復合結構,絕熱澆注料與鋼板之間是180mm的隔熱棉。運行時,回料閥內900℃的熱灰會將澆注料加熱,澆注料受熱膨脹,會擠壓無石棉硅酸鈣隔熱棉,由于棉的厚度太厚,澆注料膨脹的余量太大,容易使澆注料產生裂紋,再加上運行中回料閥由于返料產生的震動,不僅澆注料裂紋會增加,裂紋的寬度也在變大,裂紋變大后,回料閥的流化風進入裂紋,對裂紋中的隔熱棉進行吹掃,長時間這樣運行隔熱棉就被風帶走,形成裂紋與裂紋貫通,熱灰進入隔熱棉區域,將外部鋼板燒紅,長時間運行,即導致鋼板炭化開裂,嚴重影響鍋爐安全穩定運行。

　　(2)設計人員考慮到回料閥的外部表面溫度運行中不允許超過50℃,加厚了隔熱棉的厚度,這樣雖然能保證外表面溫度不超標,但是給運行帶來了隱患。

　　(3)回料閥澆注料施工過程需要分三步進行,第一步是抓釘焊完需鋪設180mm無石棉硅酸鈣棉,第二步是施工120mm保溫澆注料,第三步是施工100mm耐磨澆注料。由于鋼板表面已焊接有250mm×250mm間距的抓釘,無石棉硅酸鈣棉不能大面積敷設,也不能很好地與鋼板貼緊,保溫澆注料施工因有180mm無石棉硅酸鈣棉,松軟,又不能很好地搗實,這都造成了整個澆注料施工不是很結實,使鍋爐運行中回料閥內襯更容易產生裂紋,裂紋多就存在鋼板被燒紅的危險。

　　采取的對策及效果

　　鍋爐回料閥鋼板被燒紅是300MW循環流化床鍋爐普遍存在的現象,許多電廠采取的措施是運行中使用壓縮空氣吹或者是做密封盒臨時封堵,停爐后局部換鋼板,治標不治本,有的電廠直接采取整個回料閥重新施工的方案,這種方案施工成本太高,一臺爐重新施工的費用高達150~200萬元。該廠針對回料閥鋼板被燒紅問題,經分析確定采取以下改造方案,既省錢,效果也不錯。

　　(1) 鍋爐檢修時,將回料閥外部鋼板均勻割400mm×200mm孔,孔與孔間距上下為500~700mm,左右為1000mm(便于人胳膊伸進鋼板內部清理保溫棉和保溫澆注料),如圖2所示。割孔與割下的鋼板必須做記號,便于施工完畢,封堵孔時鋼板能一一對應。

　　(2) 將回料閥內的保溫棉和積灰全部掏出,保溫澆注料容易清理也全部清理干凈,做到孔與孔之間的回料閥無積灰和保溫棉。掏干凈后,再用壓縮空氣進一步吹掃干凈,為下一步澆灌做準備。

　　(3) 在原有的抓釘上焊接小的V字型抓釘,必要時抓釘與抓釘之間焊接鋼筋拉網,鋼筋上再焊接抓釘,提高澆灌可塑料的牢固性;割孔部位的抓釘無生根的,采取兩種固定方式:1)與回料閥鋼板連接,保證抓釘與回料閥鋼板連接牢固;2)將割孔部位的抓釘用耐熱不銹鋼條延長至超出回料閥鋼板外10~20mm(掏空部位全部澆灌完可塑料后,封堵孔時,抓釘與鋼板搭接住的直接用原割下的鋼板封堵;延長抓釘的,先將封堵鋼板割一個長孔,割孔位置與抓釘位置一致,將抓釘讓出至封堵鋼板外,先焊接鋼板四周,再焊接超出鋼板的抓釘)。

　　(4)回料閥灌耐火可塑料,澆灌時,用小震動棒夯實,灌實后,用原割下的鋼板焊接封堵。

　　這樣施工完畢后,鍋爐連續運行一年半,再未發生回料閥燒紅現象。雖然回料閥外表面溫度達到80~100℃,但是從電廠的長周期運行和經濟效益綜合考慮,效果還是不錯的,每個回料閥施工費用只有10萬元左右,大大節約了成本,也達到了預期效果。