淺談循環(huán)流化床鍋爐回料閥爐襯改造

李海全（同煤集團(tuán)同達(dá)熱電有限公司，山西大同037003）

0 引言

某廠建設(shè)有兩臺(tái)330 MW循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電機(jī)組，鍋爐為DG1165/17.5-Ⅱ1型亞臨界參數(shù)國(guó)產(chǎn)化循環(huán)流化床汽包爐，自然循環(huán)、單爐膛、一次中間再熱、汽冷式旋風(fēng)分離器、平衡通風(fēng)、露天布置、燃煤、固態(tài)排渣，受熱面采用全懸吊方式，鋼架為雙排柱鋼結(jié)構(gòu)。兩臺(tái)機(jī)組分別于2014年1月25日和3月12日通過(guò)168 h試運(yùn)進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行。運(yùn)行過(guò)程中多次發(fā)生回料閥立管和閥體燒紅，嚴(yán)重時(shí)鋼板炭化開(kāi)裂，引起回料閥噴紅灰，造成了鍋爐無(wú)法長(zhǎng)周期運(yùn)行等一系列問(wèn)題，即使運(yùn)行過(guò)程中對(duì)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。下面對(duì)鍋爐回料閥燒紅原因進(jìn)行分析，并提出解決對(duì)策。

1 某廠330 MW循環(huán)流化床鍋爐回料閥的特點(diǎn)

汽冷式旋風(fēng)分離器分離的固體粒子流經(jīng)回料立管排出到回料器?；亓掀鞴踩_(tái)，對(duì)應(yīng)布置在每臺(tái)旋風(fēng)分離器的下方，支撐在構(gòu)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(jié)連接。回料器主要作用是把分離器分離下來(lái)的物料送到爐膛下部密相區(qū)，同時(shí)防止?fàn)t內(nèi)的煙氣從返料腿反竄進(jìn)入回料器?；亓掀鞴ぷ饔诃h(huán)境最為惡劣的區(qū)域之一，該處是一個(gè)異形不規(guī)則區(qū)，膨脹復(fù)雜，其內(nèi)既有高達(dá)900℃的高溫循環(huán)灰，也有從閥體底面布風(fēng)板上吹的七八十度的流化冷風(fēng)，對(duì)內(nèi)襯壁面物理沖擊以及冷熱交替的熱應(yīng)力沖擊較為厲害，要求內(nèi)襯材料具有一定的抗磨損性、抗結(jié)焦能力和很好的熱震穩(wěn)定性。特別是在閥體、給煤口等處，要充分考慮其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、外形多變，內(nèi)襯材料熱膨脹方向是多向變化，耐磨層最易撕裂開(kāi)縫，特別是流化風(fēng)的吹送，渣粒極易從縫隙中進(jìn)入，脹裂耐磨層，使其脫落，損壞后面的保溫層，破壞內(nèi)襯，出現(xiàn)回料器殼體表面變形、燒紅、燒穿等情況。此部位是一個(gè)問(wèn)題多發(fā)區(qū)，應(yīng)特別針對(duì)此區(qū)域特性，在材料的應(yīng)用、耐磨層內(nèi)襯膨脹縫的設(shè)置、耐磨層材料的合理分塊施工、防止材料開(kāi)裂脫落等方面，采取有針對(duì)性的措施。

鍋爐回料閥直筒段以及進(jìn)爐膛處斜段采用耐磨澆注料（厚100 mm）和絕熱澆注料（厚120 mm）與無(wú)石棉硅酸鈣（厚180 mm）的復(fù)合結(jié)構(gòu)，總厚度400 mm?；亓祥y體區(qū)域的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)為：100 mm耐磨澆注料+50 mm耐磨澆注料+70 mm絕熱澆注料+160 mm保溫澆注料+20 mm硅酸鋁耐火纖維氈，總厚度400 mm。回料閥布風(fēng)板采用100 mm耐磨澆注料+300 mm絕熱澆注料的復(fù)合結(jié)構(gòu)，總厚度400 mm。

2 回料閥運(yùn)行中燒紅情況

鍋爐回料閥在運(yùn)行中，由于鍋爐負(fù)荷及風(fēng)量變化，內(nèi)部爐襯出現(xiàn)裂縫，流化風(fēng)進(jìn)入裂縫長(zhǎng)時(shí)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(jìn)入隔熱層，將鋼板燒紅，如圖1所示。

圖1 回料閥運(yùn)行中燒紅部位

3 原因分析

（1）鍋爐廠設(shè)計(jì)的回料立管爐襯為耐磨澆注料（厚100 mm）和絕熱澆注料（厚120 mm）與無(wú)石棉硅酸鈣（厚180 mm）的復(fù)合結(jié)構(gòu)，絕熱澆注料與鋼板之間是180 mm的隔熱棉。運(yùn)行時(shí)，回料閥內(nèi)900℃的熱灰會(huì)將澆注料加熱，澆注料受熱膨脹，會(huì)擠壓無(wú)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?jié)沧⒘袭a(chǎn)生裂紋，再加上運(yùn)行中回料閥由于返料產(chǎn)生的震動(dòng)，不僅澆注料裂紋會(huì)增加，裂紋的寬度也在變大，裂紋變大后，回料閥的流化風(fēng)進(jìn)入裂紋，對(duì)裂紋中的隔熱棉進(jìn)行吹掃，長(zhǎng)時(shí)間這樣運(yùn)行隔熱棉就被風(fēng)帶走，形成裂紋與裂紋貫通，熱灰進(jìn)入隔熱棉區(qū)域，將外部鋼板燒紅，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，即導(dǎo)致鋼板炭化開(kāi)裂，嚴(yán)重影響鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）設(shè)計(jì)人員考慮到回料閥的外部表面溫度運(yùn)行中不允許超過(guò)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(biāo)，但是給運(yùn)行帶來(lái)了隱患。

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

4 采取的對(duì)策及效果

鍋爐回料閥鋼板被燒紅是300 MW循環(huán)流化床鍋爐普遍存在的現(xiàn)象，許多電廠采取的措施是運(yùn)行中使用壓縮空氣吹或者是做密封盒臨時(shí)封堵，停爐后局部換鋼板，治標(biāo)不治本，有的電廠直接采取整個(gè)回料閥重新施工的方案，這種方案施工成本太高，一臺(tái)爐重新施工的費(fèi)用高達(dá)150～200萬(wàn)元。該廠針對(duì)回料閥鋼板被燒紅問(wèn)題，經(jīng)分析確定采取以下改造方案，既省錢(qián)，效果也不錯(cuò)。

（1）鍋爐檢修時(shí)，將回料閥外部鋼板均勻割400 mm×200 mm孔，孔與孔間距上下為500～700 mm，左右為1 000 mm（便于人胳膊伸進(jìn)鋼板內(nèi)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(hào)，便于施工完畢，封堵孔時(shí)鋼板能一一對(duì)應(yīng)。

圖2 回料閥割孔

（2）如圖3所示，將回料閥內(nèi)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(wú)積灰和保溫棉。掏干凈后，再用壓縮空氣進(jìn)一步吹掃干凈，為下一步澆灌做準(zhǔn)備。

圖3 回料閥清理內(nèi)部保溫棉和保溫澆注料

（3）如圖4、圖5所示，在原有的抓釘上焊接小的V字型抓釘，必要時(shí)抓釘與抓釘之間焊接鋼筋拉網(wǎng)，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(wú)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(zhǎng)至超出回料閥鋼板外10～20 mm（掏空部位全部澆灌完可塑料后，封堵孔時(shí)，抓釘與鋼板搭接住的直接用原割下的鋼板封堵；延長(zhǎng)抓釘?shù)?，先將封堵鋼板割一個(gè)長(zhǎng)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）。

圖4 焊接抓釘和拉筋

圖5 抓釘與回料閥鋼板搭接

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

這樣施工完畢后，鍋爐連續(xù)運(yùn)行一年半，再未發(fā)生回料閥燒紅現(xiàn)象。雖然回料閥外表面溫度達(dá)到80～100℃，但是從電廠的長(zhǎng)周期運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益綜合考慮，效果還是不錯(cuò)的，每個(gè)回料閥施工費(fèi)用只有10萬(wàn)元左右，大大節(jié)約了成本，也達(dá)到了預(yù)期效果。

5 結(jié)語(yǔ)

目前循環(huán)流化床在火力發(fā)電廠得到了廣泛應(yīng)用，設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，是機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行的基本條件。本文所述電廠針對(duì)鍋爐回料閥燒紅的問(wèn)題進(jìn)行分析并采取了相應(yīng)的對(duì)策，取得了良好的效果，為CFB鍋爐機(jī)組安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為同類(lèi)機(jī)組的運(yùn)行提供了借鑒。

[1]劉北蘋(píng).循環(huán)流化床鍋爐檢修[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012.

[2]全國(guó)電力行業(yè)CFB機(jī)組技術(shù)交流服務(wù)協(xié)作網(wǎng).循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)1 000問(wèn)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2016.

[3]邵和春.火電廠鍋爐檢修工藝[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013.

[4]東方鍋爐廠.同煤工程2×300 MW CFB鍋爐內(nèi)襯耐磨（火）、絕熱、保溫材料采購(gòu)技術(shù)規(guī)范[Z]，2012.