循環(huán)流化床鍋爐組裝水冷膜式壁的分析

歐麗

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐是近幾十年發(fā)展起來的新型環(huán)保節(jié)能鍋爐，是一種高效、低污染清潔的燃燒技術(shù)，其以煤種適應(yīng)性廣，高燃燒效率、可以燃用劣質(zhì)燃料，鍋爐負(fù)荷調(diào)節(jié)性好，灰渣利于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展。但隨著其被廣泛應(yīng)用，循環(huán)流化床鍋爐在設(shè)計(jì)安裝運(yùn)行中，也逐漸暴露出了某些問題，如受熱面易磨損、鍋爐易結(jié)焦及傳統(tǒng)散裝對(duì)流管安裝運(yùn)輸工程較大，耗時(shí)很長，本文就將傳統(tǒng)散裝對(duì)流管結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)為水冷膜式壁結(jié)構(gòu)加以分析。

關(guān)鍵詞：組裝 散裝 水冷膜式壁 循環(huán)流化床鍋爐 工業(yè)鍋爐

傳統(tǒng)散裝水冷壁的使用概況

循化流化床鍋爐是八十年代發(fā)展起來的新一代燃煤流化床鍋爐，具有高效率和低污染的特點(diǎn)。在爐膛密相區(qū)，大量物料被煙氣夾帶到爐膛上部稀相區(qū)，經(jīng)過布置于爐膛出口處的分離器，將物料與煙氣分離，并通過一種非機(jī)械式密封的回送機(jī)構(gòu)將物料重新送回床內(nèi)，繼續(xù)燃燒，經(jīng)分離后的高溫?zé)煔饨?jīng)過分離器出口流經(jīng)對(duì)流管區(qū)，省煤器及空氣預(yù)熱器，完成尾部煙氣的換熱，這就是循環(huán)床基本工作原理。

鑒于煤的此種燃燒方式，為了保證爐膛內(nèi)物料的停留時(shí)間，鍋爐爐膛形式一般做得較常規(guī)層燃或沸騰爐要高。鍋爐的爐膛和對(duì)流管區(qū)的管子與外界之間均由耐火磚、保溫磚、紅磚三層組成的重型爐墻，起到密封及絕熱的作用。

水冷壁是鍋爐的部件之一，由許多爐膛的四周，接受爐膛輻射的熱量。光管水冷壁有普通的無縫鋼管彎制而成，一般是貼近燃燒室墻內(nèi)壁、互相平行的垂直布置。其主要特點(diǎn)如下：

1、水冷壁是鍋爐的主要蒸發(fā)受熱面，吸收爐內(nèi)高溫?zé)煔夂突鹧孑椛錈?，把水加熱蒸發(fā)成飽和蒸汽。

2、保護(hù)爐墻，由于爐墻內(nèi)表面被水冷壁所遮蓋，爐墻溫度可大大降低，爐墻不會(huì)被燒壞。同時(shí)，也有利于防止結(jié)渣和熔渣對(duì)爐墻的侵蝕。

3、可簡化爐墻，減輕爐墻的重量。

常規(guī)10T蒸發(fā)量的工業(yè)鍋爐爐膛高度約為8～9米。如此高度尺寸下，鍋爐大多還是在車間生產(chǎn)管子、集箱、鍋筒等零部件，散發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)再完成組裝工作。

因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)條件的限制，鍋爐的安裝難度較車間生產(chǎn)的難度更大，因此通常散裝至現(xiàn)場(chǎng)安裝的鍋爐整個(gè)交付周期都較長，現(xiàn)場(chǎng)工具有限，工人安裝難度加大。

組裝水冷膜式壁與傳統(tǒng)散裝水冷壁的對(duì)比分析

組裝水冷膜式壁循環(huán)流化床鍋爐采用新型結(jié)構(gòu)，擯棄了傳統(tǒng)的散裝流化床鍋爐的概念，將鍋爐設(shè)計(jì)制造為組裝的鍋爐，最大限度的在車間將鍋爐爐膛、旋風(fēng)分離器、對(duì)流管束等做成大部件成品組件，最大限度減少現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量。同時(shí)對(duì)鍋爐爐膛、對(duì)流管束做出大膽改進(jìn)，在鍋爐的密封和傳熱等方面取得良好效果。主要結(jié)構(gòu)及改進(jìn)點(diǎn)如下：

1.組裝的結(jié)構(gòu)形式

膜式水冷壁就是把許多根鰭片管沿縱向依次的焊接起來，組成一個(gè)整塊的水冷壁受熱面。每一組件的大小按循環(huán)回路管組的要求整焊而成，安裝時(shí)組與組間再用焊接密封，使?fàn)t膛四周被一層整塊的水冷壁膜片嚴(yán)密地包圍起來。

因鍋爐安裝最大受熱面是鍋爐爐膛和對(duì)流管束。本次改進(jìn)將這兩部分做成整體整裝出廠。爐膛只留有安裝下降管和導(dǎo)汽管的管孔，其余管子、扁鋼和集箱都組焊完成。運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后就僅安裝外部保溫層和上下水汽聯(lián)管即可。

對(duì)流管區(qū)由鍋爐上下鍋筒和中間的對(duì)流受熱面管子組成。常規(guī)的安裝方法需要將上千個(gè)管子與鍋筒的插入接頭在安裝現(xiàn)場(chǎng)施焊完成，因現(xiàn)場(chǎng)工裝限制，需要對(duì)鍋爐定位及施焊方式提出更高的要求，花費(fèi)的安裝時(shí)間也較長。采用組裝式鍋爐結(jié)構(gòu)以后，鍋爐上下鍋筒及對(duì)流管在廠內(nèi)組焊完成，按標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)合格后才能出廠。并用外部鋼架固定，保持其整體性。大大減少現(xiàn)場(chǎng)施工難度及安裝工期。

2.圓形爐膛膜式壁

鍋爐爐膛采用圓形膜式壁形式。膜式壁的形狀為圓形，采用上下環(huán)形集箱之間穿插水冷壁管和膜式壁扁鋼。在制造過程中保持爐膛整的整體性，運(yùn)輸時(shí)出具有一定剛度，省去原先幾屏膜式壁的復(fù)雜包裝架。在這種結(jié)構(gòu)下爐膛四周配風(fēng)均勻，能有效地減少爐膛結(jié)焦，有利于爐膛傳熱和保溫，并在爐膛密封上有良好效果，減少爐膛漏風(fēng)。膜式壁外部的100mm厚硅酸鋁纖維氈能形成良好的保溫，減少散熱損失提高熱效率。

3.整裝的膜式壁對(duì)流管

通常的流化床鍋爐中，對(duì)流管區(qū)外部用重型爐墻的形式：內(nèi)部為對(duì)流管，管外壁爐墻依次為耐火磚、保溫磚、紅磚，以分別起到絕熱、保溫和密封的作用，總厚度達(dá)300mm以上，重量數(shù)十噸，安裝砌筑工程較大，耗時(shí)很長。而采用膜式壁形式以后，因?yàn)槟な奖诘拿芊夂徒^熱性，外部只需要100mm厚的硅酸鋁纖維氈便能讓鍋爐達(dá)到理想的密封和保溫性能。鍋爐的密封性比爐墻形式的更好，漏風(fēng)系數(shù)更低。也有利于運(yùn)行過程中的節(jié)能經(jīng)濟(jì)性。

4.對(duì)流管整體支撐鋼架結(jié)構(gòu)

因?yàn)殄佂矊?duì)流管的特殊結(jié)構(gòu)，它采用立式安裝，臥式運(yùn)輸。安裝好之后運(yùn)行過程中還會(huì)有膨脹引起的上下鍋筒的相對(duì)位移，考慮整體部件的安全性，它的支撐鋼架也在這些方面做出了改進(jìn)，改進(jìn)后的支撐鋼架能起到保護(hù)對(duì)流管的縱向橫向受力，實(shí)現(xiàn)支撐、起吊和翻轉(zhuǎn)功能。安裝完畢后能讓上鍋筒自由膨脹，對(duì)流管整體不變形。實(shí)現(xiàn)鍋爐對(duì)流管的整裝效果。由于光管水冷壁改為膜式水冷壁后，爐墻重量大大降低，對(duì)鋼架及基礎(chǔ)的要求也降低，整體鋼耗也有所下降。

組裝水冷膜式壁的應(yīng)用前景

水冷壁是鍋爐的主要受熱面之一，敷設(shè)于鍋爐爐膛內(nèi)壁，由許多鋼管并聯(lián)組成。通常水冷壁分為光管水冷壁和膜式水冷壁兩種，同時(shí)，采用膜式水冷壁時(shí)，爐墻采用輕型絕熱材料代替了耐火材料，因此膜式壁在現(xiàn)代循環(huán)流化床鍋爐中廣泛應(yīng)用。

組裝水冷膜式壁循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵點(diǎn)在以下幾個(gè)方面：

1.將高大的循環(huán)流化床鍋爐整體設(shè)計(jì)為組裝形式。幾個(gè)大部件在廠內(nèi)組裝制作，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量和周期。

2.爐膛膜式壁設(shè)計(jì)為圓形。以有利于鍋爐的密封、爐內(nèi)流化及安裝運(yùn)輸。

3.組裝對(duì)流管外部設(shè)計(jì)為膜式壁結(jié)構(gòu)。以取消重型爐墻結(jié)構(gòu)，在鍋爐對(duì)流管區(qū)的密封和保溫問題得到優(yōu)化。

4.對(duì)流管區(qū)采用特殊的外部支撐鋼架。在部件的支撐、翻轉(zhuǎn)、運(yùn)輸方面起到保護(hù)作用。

組裝水冷膜式壁提高了鍋爐的密封性，減少了爐墻的材料和重量，有良好的經(jīng)濟(jì)效益，但是在工業(yè)鍋爐上其存在的缺點(diǎn)有：①由于增加扁鋼連接光管，使得鋼耗增加，大于光管水冷壁；②工序復(fù)雜，焊接工作量增加，工人工時(shí)及人工成本增加；③必要時(shí)需要添置新的設(shè)備，如成排彎管機(jī)，膜式壁生產(chǎn)線等，這樣使得投入成本大大增加。但是將光管水冷壁和膜式水冷壁所有成本統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行對(duì)比，相應(yīng)性能對(duì)比，根據(jù)運(yùn)行結(jié)果測(cè)試，結(jié)果顯示，膜式水冷壁各方面均優(yōu)于光管水冷壁。同時(shí)工業(yè)鍋爐行業(yè)競(jìng)爭日益激烈，企業(yè)如果沒有自己的特色產(chǎn)品，就很難在市場(chǎng)競(jìng)爭中求得發(fā)展和生存。因此，膜式水冷壁應(yīng)用于工業(yè)鍋爐的前景還是非?？春玫?。

結(jié)束語

膜式水冷壁有著光管水冷壁不能取代的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，重量降低，成本下降，運(yùn)行安全、可靠，我們要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高膜式水冷壁的質(zhì)量，使其在工業(yè)鍋爐中能夠廣泛使用。

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