膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道與傳統(tǒng)高溫爐煙管道的比較

梁瑤 魯常春

摘 要：對(duì)于燃褐煤、制粉系統(tǒng)為風(fēng)扇磨直吹系統(tǒng)的大容量機(jī)組，高溫爐煙管道的設(shè)計(jì)歷來(lái)都是工程設(shè)計(jì)的重要部分，它的優(yōu)劣直接影響到工程的安全性與經(jīng)濟(jì)性。老撾洪沙3×600 MW坑口電站采用了膜式內(nèi)冷式高溫爐煙管道，在安全運(yùn)行的前提下使本工程具有更好的技術(shù)先進(jìn)性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。該文對(duì)膜式水冷高溫爐煙管道和傳統(tǒng)高溫爐煙管道的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了論述，并對(duì)各種結(jié)構(gòu)的高溫爐煙管道的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞：膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道 內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)高溫爐煙管道 外保溫結(jié)構(gòu)高溫爐煙管道 內(nèi)外結(jié)合結(jié)構(gòu)高溫爐煙管道

中圖分類號(hào)：TK228 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（c）-0237-01

風(fēng)扇磨制粉系統(tǒng)的干燥劑由高溫爐煙、熱煙、熱風(fēng)三介質(zhì)組成，三種介質(zhì)在高溫爐煙管道混合室混合后吹進(jìn)風(fēng)扇磨。由于高溫爐煙管道對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行的具有極重要的作用，它的設(shè)計(jì)一直倍受關(guān)注，多年來(lái)，研究人員不斷對(duì)高溫爐煙的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行研究和改進(jìn)，先后有內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)高溫爐煙管道、外保溫結(jié)構(gòu)高溫爐煙管道、內(nèi)外結(jié)合結(jié)構(gòu)高溫爐煙管道、膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道。該文對(duì)幾種結(jié)構(gòu)形式的高溫爐煙管道的優(yōu)缺點(diǎn)作了比較。

1 傳統(tǒng)與膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道結(jié)構(gòu)

1.1 傳統(tǒng)高溫爐煙管道結(jié)構(gòu)

目前國(guó)內(nèi)電廠燃褐煤鍋爐采用的高溫爐煙管道主要有三種結(jié)構(gòu)，即內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)、外保溫結(jié)構(gòu)和內(nèi)外保溫結(jié)合結(jié)構(gòu)。

1.1.1 內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)高溫爐煙管道

內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)的高溫爐煙管道是目前最常見的設(shè)計(jì)方式，其最外層采用普通碳鋼管，中間層襯保溫材料，最內(nèi)層襯耐火材料。

1.1.2 外保溫結(jié)構(gòu)高溫爐煙管道

外保溫結(jié)構(gòu)高溫爐煙管道是國(guó)內(nèi)為了克服內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)高溫爐煙管道的一些缺點(diǎn)而采用的一種設(shè)計(jì)形式。其結(jié)構(gòu)為最內(nèi)層采用耐熱合金鋼材鋼管，外包保溫材料，最外層覆鍍鋅鐵皮。

1.1.3 內(nèi)外結(jié)合結(jié)構(gòu)高溫爐煙管道

內(nèi)外結(jié)合結(jié)構(gòu)綜合了內(nèi)保溫和外保溫的優(yōu)點(diǎn)，其高溫段采用內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)即普通碳鋼管內(nèi)襯保溫材料，而相對(duì)低溫的與原煤混合的干燥段則采用耐熱鋼外襯保溫材料的外保溫結(jié)構(gòu)。

1.2 膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道結(jié)構(gòu)

高溫爐煙管道內(nèi)膜式壁將鍋爐爐膛水冷壁受熱面的型式移植到高溫爐煙管道上，冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)有回系統(tǒng)和不回系統(tǒng)兩種。有回系統(tǒng)膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道系統(tǒng)的冷卻水從凝結(jié)水水泵出口引出，冷卻水從管道底部引入，頂部引出，以便于管內(nèi)氣泡排出。冷卻水從管道頂部引至低壓加熱器出口，返回原電廠的汽水循環(huán)系統(tǒng)。也就是說(shuō)，來(lái)自凝結(jié)水泵的凝結(jié)水將分為兩路，一路仍按照原系統(tǒng)走向運(yùn)行，直接進(jìn)入低壓加熱器，而另一路則進(jìn)入膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道系統(tǒng)，再返回低壓加熱器出口。不回系統(tǒng)是單獨(dú)設(shè)置一套冷卻水系統(tǒng)，此系統(tǒng)由管路、循環(huán)水泵和換熱裝置組成，系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，通過(guò)膜式內(nèi)冷煙道加熱的水用于供熱或其他途徑。

2 膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道與傳統(tǒng)高溫爐煙管道優(yōu)缺點(diǎn)比較

2.1 內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)高溫爐煙管道

此種保溫結(jié)構(gòu)的高溫爐煙管道的造價(jià)成本最低，可節(jié)省大量的昂貴的耐高溫合金鋼。由于其內(nèi)壁直接與煙氣接觸的是耐火、耐磨材料，此種材料對(duì)溫度的變化影響相對(duì)較小。但其缺點(diǎn)是管道重量較大，且更為嚴(yán)重的是，高溫爐煙溫度在20 ℃～1085 ℃之間急劇變化，由于管道本身的保溫結(jié)構(gòu)熱補(bǔ)償能力極差，在投運(yùn)一段時(shí)間后，保溫磚和耐火磚就會(huì)松動(dòng)，產(chǎn)生脫落現(xiàn)象。低溫段由于受到原煤的不斷沖擊，保溫的脫落嚴(yán)重，固定抓釘燒壞也是保溫脫落的主要原因。保溫脫落后，碳鋼管壁直接與高溫?zé)煔饨佑|，造成管道由于承受不了高溫而被燒壞，嚴(yán)重漏風(fēng)，致使磨煤機(jī)干燥出力不足。由于保溫和固定抓釘落入磨煤機(jī)，也造成磨煤機(jī)葉輪和打擊板受損，從而導(dǎo)致停爐、停機(jī)。

2.2 外保溫結(jié)構(gòu)高溫爐煙管道

外保溫結(jié)構(gòu)的高溫爐煙管道解決了內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)材料脫落的問(wèn)題，且安裝方便，施工難度小，但代價(jià)是高溫耐熱合金材料在市場(chǎng)價(jià)格高、投資成本過(guò)大，且其受溫度的影響較大。由于外保溫材料鑄造等方面的原因，在磨煤機(jī)頻繁啟停時(shí)，溫度的劇烈變化會(huì)導(dǎo)致管道出現(xiàn)管壁龜裂現(xiàn)象。時(shí)間長(zhǎng)就會(huì)發(fā)生管道出現(xiàn)管道扭曲變形、外保溫脫落、焊口開焊、支吊架管部開焊、拉桿斷裂甚至管道斷裂、脫落等現(xiàn)象。[1]

2.3 內(nèi)外結(jié)合保溫結(jié)構(gòu)

內(nèi)外結(jié)合保溫結(jié)構(gòu)綜合了內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)和外保溫結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，其造價(jià)相對(duì)較低，受溫度變化影響小。內(nèi)外結(jié)合保溫形式的高溫爐煙管道雖然較前兩種保溫形式有了很大的改進(jìn)，但仍不能保證高溫爐煙管道的長(zhǎng)期運(yùn)行，保溫層的脫落問(wèn)題、膨脹節(jié)的壽命問(wèn)題、管道開裂問(wèn)題、漏風(fēng)問(wèn)題等仍未得到根本解決。

2.4 膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道

膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道在安全性上有了很大的提高。在膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道系統(tǒng)中，管道本體通膜式內(nèi)冷卻使得管道內(nèi)部耐磨與隔熱材料的工作溫度大幅降低，從而使得管道內(nèi)耐磨與隔熱材料的工作壽命顯著增加，大大提高了高溫爐煙管道設(shè)備的工作可靠性。即使管道內(nèi)耐磨隔熱材料局部脫落，膜式壁也不會(huì)發(fā)生燒穿事故，且煙氣熱量被冷卻水吸收后返回低壓加熱器從而得以有效利用。

但膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道比傳統(tǒng)爐煙管道多了一路冷卻水，有回系統(tǒng)的膜式高溫爐煙管道設(shè)計(jì)從凝汽器引出一路水至高溫爐煙管道，在實(shí)踐中也要注意搶水問(wèn)題，基于爐煙管道的高度，要注意要保證一定的壓力才能實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)水循環(huán)。為了不影響原有電廠的汽水循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)入高溫爐煙管道系統(tǒng)的流量不宜過(guò)大，否則可能影響到低壓加熱器的正常運(yùn)行，且管內(nèi)流速高時(shí)，流動(dòng)阻力也會(huì)隨之增大。另一方面，冷卻水流量過(guò)小時(shí)，管道內(nèi)吸熱量有可能使膜式內(nèi)冷管內(nèi)的液態(tài)水汽化，汽液兩相混合物對(duì)管內(nèi)工質(zhì)在并聯(lián)管組各管中流量的均勻分配極為不利，因而在管道系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)管內(nèi)冷卻水流量應(yīng)能保證管道出口水未被汽化。因此，膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道內(nèi)冷卻水流速的選取宜為在滿足氣泡排出安全流速與管道出口工質(zhì)未被汽化的要求下，管內(nèi)流速盡量選取的較低。[2]

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)比較三種傳統(tǒng)高溫爐煙管道與膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道的結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點(diǎn)，膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道具有安全可靠的突出優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也具有更好的經(jīng)濟(jì)性，設(shè)備初次投資和維護(hù)費(fèi)用顯著降低，其設(shè)計(jì)可以綜合考慮冷卻水系統(tǒng)和整個(gè)熱力系統(tǒng)，利用冷卻源余熱和保溫措施使膜式內(nèi)冷爐煙管道更節(jié)能高效，膜式內(nèi)冷高溫爐煙管道是技術(shù)更為先進(jìn)，值得廣泛推廣的一種熱煙道形式。

參考文獻(xiàn)

[1] 谷永鋒，王曉聆.高溫爐煙管道保溫結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究[J].黑龍江電力， 2009（3）：193-196.

[2] 魯常春，梁瑤.膜式水冷高溫爐煙管道在老撾HONGSA電廠的應(yīng)用[J].電站系統(tǒng)工程，2015（3）：53-54.