金屬內襯型絕熱渣管和渣閥在CFB排渣系統(tǒng)中的應用

劉 軍 胡 剛 汪瑞平

（陜西能源麟北發(fā)電有限公司，陜西寶雞 721599）

0 引言

在循環(huán)流化床鍋爐使用過程中，爐膛排渣溫度可達900 ℃左右。目前鍋爐排渣口至冷渣器進渣口采用310S耐熱鋼光管外設管式水冷套落渣管。整根落渣管主要分為光管式內管、光管式水冷套、膨脹節(jié)、簡易插板閥及捅渣裝置等附件。由于光管式水冷套沒有全部覆蓋光管式內管，因此一部分內管裸露在環(huán)境中，在渣管運行過程中，裸露在環(huán)境中的光管呈高溫亮紅色，發(fā)紅發(fā)熱。落渣管路周邊環(huán)境溫度高，人員燙傷頻繁，操作不方便。渣管經(jīng)常出現(xiàn)磨穿泄漏和焊縫失效開裂，需要頻繁檢修，維護強度大。簡易插板閥體在運行過程中呈暗紅色且經(jīng)常卡死，無法開關。由于渣管和渣閥的安全性、可靠性已經(jīng)嚴重影響到鍋爐的正常運行，所以對其進行優(yōu)化改進勢在必行。

1 存在的問題及分析

1.1 渣管

目前渣管主要分為兩個部分，分別是310S材質的光管式內管和光管式水冷套。光管式內管分為上下兩個部分，上部上端與爐膛排渣口相連，下端與插板閥連接，下部上端與膨脹節(jié)下端連接，下端與冷渣器進口連接，水冷套不與內管接觸且水冷套對內管沒有全部覆蓋。該結構存在以下問題。

1.1.1 光管式內管

首先，由于水冷套沒有覆蓋整根內管，有部分內管直接裸露在環(huán)境中，而管內物料溫度則高達700～900 ℃，所以內管裸露部分出現(xiàn)了紅熱情況，如圖1所示。

其次，水冷套沒有與內管直接接觸冷卻，對內管的冷卻能力差，內管的工作溫度達到600 ℃以上，內管所使用的310S材質在此溫度下耐磨性較差，因而導致內管容易磨穿泄漏。

最后，由于內管工作溫度高，其連接焊縫的可靠性差，同時膨脹節(jié)被壓縮后的反作用力需紅熱渣管來承擔，因此焊縫容易開裂，造成檢修維護工作量大。

1.1.2 光管式水冷套

首先，由于光管式水冷套與內管沒有直接接觸，所以水冷套對內管的冷卻只能依賴間隙內的空氣對流以及內管表面輻射，冷卻效果差。

其次，光管之間的距離較大，因此，水冷套角系數(shù)小，即內管輻射熱被水冷套吸收的份額小，有很大部分的熱被釋放到渣管周邊環(huán)境中，導致渣管周邊環(huán)境溫度達到40 ℃以上，熱污染嚴重，不僅浪費能源，使操作環(huán)境惡劣，而且環(huán)境溫度高導致周邊電子設備故障頻繁。

最后，光管式水冷套對內管覆蓋不全，導致一部分內管裸露在外，進一步加劇了熱污染，降低了設備操作的安全性。

1.2 簡易插板閥

目前所用的插板閥兩端均采用焊接連接，整體為不銹鋼材質，無絕熱結構，因而在高溫渣流通過時，受渣流傳熱影響，閥體呈暗紅色，如圖2所示。

長時間被高溫熱渣灼燒，閥體和閥板產(chǎn)生變形，最終導致閥板無法動作，連接焊縫會失效開裂泄漏。同時，閥板與閥體連接位置密封效果差，漏灰漏煙嚴重。

2 解決辦法及說明

2.1 設備結構和特點

采用獨有的全管路“無紅落渣管”技術，整根落渣管包括爐膛排渣口異型連接段、膨脹節(jié)下端連接錐段和冷渣器入口異型連接段，均采用金屬內襯型絕熱結構。

（1）金屬內襯型絕熱渣管如圖3所示。

金屬內襯型絕熱渣管為擁有專利技術的模塊化結構，每個模塊均為雙層結構。模塊之間的內部連接為承插連接，外部連接為焊接連接。模塊內部渣流通道為耐熱耐磨的稀土合金元件，外部為優(yōu)質碳鋼元件，內部元件采用導向懸掛式結構固定在外管上，內外層之間填塞優(yōu)質絕熱材料。

金屬內襯型絕熱渣管結構能夠有效減少內部熱量向外傳遞，降低能耗，確保外管工作溫度預期低于150 ℃，避免外管發(fā)紅發(fā)熱。渣管外管工作溫度低于150 ℃，強度高，渣管所需要承擔的外力均由外管來承受，有效地解決了紅熱渣管焊縫容易開裂等耐受力差的問題，提高了渣管可靠性。渣管內筒采用高耐熱耐磨的稀土鑄鋼，其耐溫超過1 100 ℃，且在高溫下不會產(chǎn)生熱變形，從而大大延長了使用壽命。內管所有的承插口均預留足夠的膨脹間隙，再加上獨有的導向懸吊結構，內管可以有效地吸收高溫下內管與外管間的膨脹差，確保內管除了承受本身自重之外，不承受任何外力作用，提高了渣管的可靠性，延長了使用壽命。

所有管道部分（包括彎頭和波紋補償器下面的連接錐段）的設計制造均采用標準化模塊，質量穩(wěn)定，能夠滿足快速安裝和檢修的需要。渣管模塊在工廠內完成組裝，到現(xiàn)場后可按需要迅速拼焊成型。設備安裝周期短，檢修維護量小，勞動強度低。

（2）金屬內襯型絕熱灰渣閥如圖4所示。

灰渣閥體擁有專利技術，采用兩層結構，內襯為金屬內閥體，采用耐磨耐高溫的稀土合金，外閥體為優(yōu)質碳鋼，內閥體采用彈性結構支撐在外閥體上，內外層之間填塞優(yōu)質輕質絕熱材料。閥板采用與內閥體同樣的耐磨耐高溫的稀土合金。

金屬內襯型灰渣閥內外閥體功能分工明確：內部僅作為一個渣流通道，具有耐磨和耐高溫的特點，但是不會受到來自外界設備（例如高溫金屬膨脹節(jié)）的作用力，保證了其在高溫環(huán)境下工作的可靠性。內外閥體之間填塞了優(yōu)質絕熱材料，有效減少了內部熱量向外傳遞，外閥體工作溫度維持在150 ℃以下，工作溫度低的外閥體強度高，足夠承受外界的作用力（如膨脹節(jié)壓縮反作用力），從而有效解決了閥體紅熱和變形的問題，避免了因閥體變形所產(chǎn)生的渣管堵塞。

金屬內襯型灰渣閥內閥體（分為上下內閥體兩個部分）、閥板由高耐熱耐磨的稀土鑄鋼整體澆鑄而成，在高溫下不會發(fā)生變形。同時，閥體內部為“擠排式”結構，正常排渣時在內閥體內部會形成一段無渣空間，在閉合動作時，閥板可以很輕松地將閥板前端及兩側的固體灰渣推至無渣空間，而不會因固體顆粒的阻礙使閥板無法動作。閥門結構和閥板材質均能保證閥板開啟和關閉靈活，有效解決了因閥板變形和物料堵塞所產(chǎn)生的閥門卡澀問題。

金屬內襯型絕熱灰渣閥的閥板密封采用獨特的多次密封結構：一次密封采用梯形槽自緊式石墨盤根密封結構，二次密封采用閥板整體全密封結構，有效避免了因為閥板動作所產(chǎn)生的漏灰漏煙現(xiàn)象，針對性地解決了原簡易插板閥漏灰漏煙導致工作環(huán)境極差的問題。

2.2 預期效果

采取上述措施能有效地解決原落渣管路局部紅熱，現(xiàn)場環(huán)境溫度高，焊縫易開裂，渣管易磨穿漏渣，閥門易卡澀堵渣等問題。投入新設備后，設計預期效果如表1所示。

3 新設備實際應用效果

3.1 使用效果

從本電廠新投入的金屬內襯型渣管和灰渣閥使用情況來看，渣管紅熱現(xiàn)象得到大幅改善；渣管路周邊環(huán)境溫度正常，不影響正常運行操作；渣管沒出現(xiàn)外表連接焊縫開裂和磨穿漏渣漏煙情況；灰渣閥動作非常靈活，無卡澀堵渣等異常發(fā)生。整個設備使用結果統(tǒng)計如表2所示。

從表2所示的實際應用效果統(tǒng)計來看，金屬內襯型絕熱渣管和渣閥投用以來，需要改善的項目均達到甚至超出預期效果。

3.2 存在的不足

（1）渣管是否運行的就地確認不方便。

渣管均采用了全管路絕熱結構，管路外表面溫度≤150 ℃，就地操作人員無法通過渣管是否紅熱來判斷是否已經(jīng)處于運行狀態(tài)，建議開發(fā)適用于新型渣管的觀察裝置，方便就地觀察。

（2）渣管配備的手動捅渣門密封效果差。

手動捅渣門采用的是推拉式孔板門。為方便就地捅渣時操作，孔板與捅渣門閥體之間留有間隙，導致在人工捅渣時出現(xiàn)煙灰泄漏。建議對捅渣門結構進行改進，確保捅渣時的密封效果。

4 結語

從麟游電廠金屬內襯型絕熱渣管和金屬內襯型絕熱灰渣閥的使用結果來看，在CFB鍋爐落渣管路上使用金屬內襯型絕熱渣管和渣閥，達到了提高落渣管安全性和可靠性，減少系統(tǒng)能耗，降低檢修維護強度的目的，為CFB鍋爐落渣管進行安全、環(huán)保和節(jié)能改造提供了一種可行的選擇，推薦采用。