余熱鍋爐高溫區(qū)內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

季春華

（江蘇東九重工股份有限公司技術(shù)中心，江蘇 鹽城 220000）

在一些大型的燃?xì)鈾C(jī)組當(dāng)中，通過循環(huán)機(jī)組發(fā)電技術(shù)在發(fā)電過程當(dāng)中具有較強(qiáng)的節(jié)能環(huán)保以及發(fā)電效率較高等優(yōu)勢。我國從2000年開始開始，陸續(xù)建立了多臺大型燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)工作機(jī)組。其中余熱鍋爐的工作效果直接關(guān)系到整個(gè)循環(huán)發(fā)電機(jī)組的工作質(zhì)量，通過對已經(jīng)在運(yùn)行的鍋爐調(diào)查分析可以看出，其中存在一部分機(jī)組在工作過程當(dāng)中，煙道內(nèi)部的高溫區(qū)域產(chǎn)生了爐殼超溫以及內(nèi)保護(hù)板形變等問題，尤其是在鍋爐結(jié)構(gòu)梁體的一側(cè)和支柱上產(chǎn)生了超溫現(xiàn)象，對整個(gè)鍋爐的支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，同時(shí)也對鍋爐設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅。

1 余熱鍋爐高溫區(qū)域保溫結(jié)構(gòu)概況

大型蒸汽循環(huán)機(jī)組在余熱鍋爐的進(jìn)口煙道和高溫區(qū)域煙道當(dāng)中，由于鍋爐自身保溫結(jié)構(gòu)設(shè)置的影響，在鍋爐內(nèi)部的保溫結(jié)構(gòu)上，通常設(shè)置為內(nèi)外兩種不同的保溫形式，從鍋爐的進(jìn)煙口的膨脹環(huán)節(jié)到出煙口的膨脹緩解之間，通常會(huì)設(shè)置一個(gè)內(nèi)保溫區(qū)域，在鍋爐的出口膨脹環(huán)節(jié)到煙囪區(qū)域之間設(shè)置為外保溫結(jié)構(gòu)，鍋爐在外保溫結(jié)構(gòu)的施工過程當(dāng)中，整個(gè)結(jié)構(gòu)需要在戶外進(jìn)行操作，實(shí)際的操作空間非常大，所以說在進(jìn)行維修或者是零件更換，操作上相對比較便捷。而安裝在鍋爐內(nèi)部的保溫區(qū)域，在整個(gè)構(gòu)成結(jié)構(gòu)上相對比較復(fù)雜，同時(shí)鍋爐內(nèi)部還存在很多不同的受熱區(qū)域，各個(gè)受熱模塊相互之間的銜接非常緊密，同時(shí)還存在各種不同的管道在煙囪內(nèi)部復(fù)雜排列，所以說在余熱鍋爐的內(nèi)保溫檢修工作當(dāng)中，實(shí)際可操作的空間非常狹小，甚至有的地方工作人員無法進(jìn)入到內(nèi)部直接進(jìn)行操作，造成了內(nèi)保溫區(qū)域的檢修工作無法開展。

2 余熱鍋爐運(yùn)行情況及結(jié)構(gòu)分析

（1）運(yùn)行情況。通過對我國某發(fā)電廠的實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行分析，該項(xiàng)目針對350MW燃?xì)庹羝?lián)合機(jī)組作為研究對象，該機(jī)組在工作當(dāng)中余熱鍋爐設(shè)置為露天環(huán)境當(dāng)中，通過鍋爐排煙管道高溫區(qū)域的溫度測量，所得到的實(shí)際測量溫度為635攝氏度，通過保溫計(jì)算工作得出了在該區(qū)域的保溫層厚度需要設(shè)置為280mm。該區(qū)域的保溫層通過6層50mm的厚度超級棉壓縮而成。在該項(xiàng)目正式完成之后的工作過程當(dāng)中，所產(chǎn)生的蒸發(fā)量可以充分滿足整個(gè)發(fā)電機(jī)組的工作要求，但是在后續(xù)的使用過程中，煙道區(qū)域的高溫環(huán)節(jié)產(chǎn)生了爐殼溫度過高的問題。在內(nèi)保溫的結(jié)構(gòu)上隨著鍋爐的膨脹問題產(chǎn)生了嚴(yán)重的形變，大約工作了一年時(shí)間之后，在該高溫區(qū)域當(dāng)中的一個(gè)分支支撐螺栓以及內(nèi)部的護(hù)板結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了損壞和脫落，并且在工作當(dāng)中產(chǎn)生的噪音也尤為明顯，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國家環(huán)保的相關(guān)規(guī)定。

（2）結(jié)構(gòu)分析。通過對該項(xiàng)目的分析和研究，余熱鍋爐當(dāng)中的高中低溫度區(qū)域，在結(jié)構(gòu)類型上基本上相類似，如圖1所示，圖1當(dāng)中保溫層是通過內(nèi)保護(hù)板螺栓以及墊圈所構(gòu)成，爐層內(nèi)部通過焊槍或者是手工焊接的方式直接連接在護(hù)板上，內(nèi)部的螺栓和螺母起到了有效的固定以及支撐內(nèi)保護(hù)層的作用。因?yàn)樵谥械蛥^(qū)域的溫度相對較低，在實(shí)際的工作過程當(dāng)中需要做好基礎(chǔ)的保溫措施。通常情況下，爐殼的表面不會(huì)產(chǎn)生溫度過高的問題，而在高溫區(qū)域當(dāng)中，煙氣所產(chǎn)生的熱量較高，并且流動(dòng)速度較快。通過對該項(xiàng)目機(jī)組的分析和測定，在高溫區(qū)域的煙氣溫度最高達(dá)到了635攝氏度，流動(dòng)速度為13m/s，從圖1當(dāng)中的內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)可以看出，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)的保溫固定螺栓，通過貫通接地的方式對內(nèi)保護(hù)板和殼進(jìn)行連接，所以說煙氣在溫度較高的條件下，通過保溫螺栓直接連接到爐殼當(dāng)中，從而形成了一種爐殼超溫以及膨脹等問題。該問題直接造成螺栓產(chǎn)生明顯的形變直至脫落，所產(chǎn)生的噪音也會(huì)直接順著爐殼進(jìn)行傳導(dǎo)，形成嚴(yán)重的噪音影響問題。

圖1 內(nèi)部穩(wěn)層結(jié)構(gòu)

3 余熱鍋爐高溫區(qū)內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

（1）基本結(jié)構(gòu)優(yōu)化。通過對高溫區(qū)域所產(chǎn)生的問題進(jìn)行了分析和研究，通過研究分析可以得出在高溫區(qū)域的內(nèi)保溫區(qū)域當(dāng)中對整個(gè)保溫結(jié)構(gòu)實(shí)施了合理的優(yōu)化，在優(yōu)化過程中充分保證內(nèi)保溫層的厚度為280毫米，在此基礎(chǔ)不變的條件下通過分層錯(cuò)列的固定方法，有效保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在保溫層的中間，裝了相應(yīng)的連接角鋼，通過這種方式可以將煙囪內(nèi)部的保溫層合理的劃分成為兩個(gè)構(gòu)成部分，分別為內(nèi)保溫層和外保溫層。保溫層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要通過螺母以及螺栓進(jìn)行固定，將墊片和內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定。在螺栓的一端和小剛之間進(jìn)行連接并且進(jìn)行加固，另一端通過螺母和墊片進(jìn)行加固。在外保溫層的固定上通過螺栓和螺母以及墊片來進(jìn)行有效的加固，外保溫層的羅衫一端和爐體的外殼進(jìn)行焊接，另一端通過螺母和墊片之間進(jìn)行保溫層的加固，通過這種方式錯(cuò)列設(shè)置的方法，提高了整個(gè)爐體的穩(wěn)定性和安全性。

（3）解決的問題。①余熱鍋爐高溫區(qū)域內(nèi)部的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，通過角鋼的連接將內(nèi)保護(hù)板和螺栓之間進(jìn)行分層加固，通過錯(cuò)列設(shè)置的方法，保證防護(hù)板和高溫?zé)煔鈨?nèi)壁之間的固定層之間的分離，不會(huì)直接和鍋爐和表面進(jìn)行接觸，而在煙道內(nèi)部的高溫區(qū)域當(dāng)中，工作過程當(dāng)中所產(chǎn)生的熱量需要在內(nèi)層的固定區(qū)域逐級進(jìn)行傳導(dǎo)，所形成的熱阻值大幅度上升，進(jìn)而造成了內(nèi)部的熱到溫度明顯下降，通過這種方式有效防止了由于高溫區(qū)域爐殼超溫的問題，造成了螺栓和內(nèi)保護(hù)板之間產(chǎn)生形變甚至是損壞的問題。②內(nèi)保溫的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和分層，可以使煙氣的振動(dòng)頻率保持在一定的范圍之內(nèi)，在煙囪外部的固定金屬體的傳導(dǎo)過程當(dāng)中，聲音頻率將會(huì)被慢慢減弱，噪音產(chǎn)生的頻率也明顯降低，這樣有效解決了余熱鍋爐在高溫區(qū)域當(dāng)中產(chǎn)生的噪音超標(biāo)問題影響。③爐體內(nèi)保溫層的分層設(shè)計(jì)有效縮短了保溫螺栓固定長度，同時(shí)還減小了保溫層內(nèi)部的管道鋪設(shè)難度。通過粗略的排列和固定方法增加了保溫材料的壓實(shí)度，有效實(shí)現(xiàn)了高溫區(qū)域溫度超標(biāo)的問題。

4 高溫區(qū)內(nèi)保溫優(yōu)化結(jié)構(gòu)的安裝

（1）螺栓結(jié)構(gòu)安裝。在高溫區(qū)域的內(nèi)保溫優(yōu)化工作當(dāng)中，需要對內(nèi)部的結(jié)構(gòu)安裝加以充分重視。首先，在螺栓的安裝過程當(dāng)中，需要保證螺栓和連接點(diǎn)的固定程度螺栓，對整個(gè)內(nèi)防護(hù)板以及內(nèi)部的保溫材料起到了重要的保護(hù)作用。在內(nèi)保溫結(jié)構(gòu)當(dāng)中螺栓依照相應(yīng)的焊接距離，在爐殼的角鋼連接上起到了良好的固定效果。因?yàn)榻卿摵吐菟ㄊ褂脭?shù)量較多，在實(shí)際的焊接過程當(dāng)中可以通過焊槍焊接的方式，同時(shí)在焊接過程當(dāng)中需要充分保證螺栓和防護(hù)板以及角鋼相互之間的焊接牢固性，并且保證相互垂直狀態(tài)。

（2）內(nèi)護(hù)板安裝。在內(nèi)保護(hù)板的安裝優(yōu)化過程當(dāng)中，需要沿著煙氣流動(dòng)的方向來進(jìn)行銜接，通過上壓下、前壓后、中心向左右施壓的安裝方式，有效保證了煙氣在進(jìn)入保溫層之后，不會(huì)產(chǎn)生局部溫度過高的現(xiàn)象。在鍋爐運(yùn)行過程當(dāng)中內(nèi)保護(hù)板會(huì)產(chǎn)生受熱膨脹，同時(shí)還會(huì)形成明顯的位移量，所以說在內(nèi)保護(hù)板上的開孔大小需要進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)置，預(yù)留出運(yùn)行膨脹問題的緩沖距離，通常情況下選擇留出40毫米的緩沖距離

（3）連接角鋼。在余熱鍋爐的保溫結(jié)構(gòu)當(dāng)中，連接的角鋼上經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生高溫膨脹等問題，同時(shí)在角鋼相互之間會(huì)留有一定的龐章緩沖距離，在角鋼的制造工作當(dāng)中需要標(biāo)記螺栓內(nèi)部的焊接點(diǎn)位。同時(shí)連接的角鋼還需要采用扁鋼、槽鋼等形式。其中除了使用螺栓結(jié)構(gòu)來進(jìn)行固定之外，同時(shí)還可以使用鉚接等方式，依照實(shí)際的狀況來進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

5 結(jié)語

由于受到余熱鍋爐整個(gè)構(gòu)成結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響，產(chǎn)生此類問題之后發(fā)電廠相關(guān)工作人員對鍋爐內(nèi)保溫區(qū)域的修復(fù)工作難度較大，并且后續(xù)的返修經(jīng)濟(jì)成本較高，所以說，在余熱鍋爐的高溫區(qū)域結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程當(dāng)中，需要以內(nèi)部高溫區(qū)域作為主要的防護(hù)對象，從加固方式和結(jié)構(gòu)排列的形式上著手，降低高溫產(chǎn)生的形變和損壞的影響。