引言

在循環(huán)流化床鍋爐使用過程中,爐膛排渣溫度可達(dá)900C左右。目前鍋爐排渣口至冷渣器進(jìn)渣口采用310S耐熱鋼光管外設(shè)管式水冷套落渣管。整根落渣管主要分為光管式內(nèi)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(nèi)管,因此一部分內(nèi)管裸露在環(huán)境中,在渣管運(yùn)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(hù)強(qiáng)度大。簡易插板閥體在運(yùn)行過程中呈暗紅色且經(jīng)常卡死,無法開關(guān)。由于渣管和渣閥的安全性、可靠性已經(jīng)嚴(yán)重影響到鍋爐的正常運(yùn)行,所以對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)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(gè)部分,分別是310S材質(zhì)的光管式內(nèi)管和光管式水冷套。光管式內(nèi)管分為上下兩個(gè)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(jìn)口連接,水冷套不與內(nèi)管接觸且水冷套對(duì)內(nèi)管沒有全部覆蓋。該結(jié)構(gòu)存在以下問題。

1.1.1光管式內(nèi)管

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

圖1  內(nèi)襯310S不銹鋼內(nèi)管裸露部分紅熱情況

其次,水冷套沒有與內(nèi)管直接接觸冷卻,對(duì)內(nèi)管的冷卻能力差,內(nèi)管的工作溫度達(dá)到600℃以上,內(nèi)管所使用的310S材質(zhì)在此溫度下耐磨性較差,因而導(dǎo)致內(nèi)管容易磨穿泄漏。

最后,由于內(nèi)管工作溫度高,其連接焊縫的可靠性差,同時(shí)膨脹節(jié)被壓縮后的反作用力需紅熱渣管來承擔(dān),因此焊縫容易開裂,造成檢修維護(hù)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(nèi)管沒有直接接觸,所以水冷套對(duì)內(nèi)管的冷卻只能依賴間隙內(nèi)的空氣對(duì)流以及內(nèi)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(nèi)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(dǎo)致渣管周邊環(huán)境溫度達(dá)到40℃以上,熱污染嚴(yán)重,不僅浪費(fèi)能源,使操作環(huán)境惡劣,而且環(huán)境溫度高導(dǎo)致周邊電子設(shè)備故障頻繁。

最后,光管式水冷套對(duì)內(nèi)管覆蓋不全,導(dǎo)致一部分內(nèi)管裸露在外,進(jìn)一步加劇了熱污染,降低了設(shè)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(zhì),無絕熱結(jié)構(gòu),因而在高溫渣流通過時(shí),受渣流傳熱影響,閥體呈暗紅色,如圖2所示。

圖2 閥體暗紅示意圖

長時(shí)間被高溫?zé)嵩茻?閥體和閥板產(chǎn)生變形,最終導(dǎo)致閥板無法動(dòng)作,連接焊縫會(huì)失效開裂泄漏。同時(shí),閥板與閥體連接位置密封效果差,漏灰漏煙嚴(yán)重。

2解決辦法及說明

2.l設(shè)備結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

采用獨(dú)有的全管路"無紅落渣管"技術(shù),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(nèi)襯型絕熱結(jié)構(gòu)。

(1)金屬內(nèi)襯型絕熱渣管如圖3所示。

圖3 金屬內(nèi)襯型絕熱渣管

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

金屬內(nèi)襯型絕熱渣管結(jié)構(gòu)能夠有效減少內(nèi)部熱量向外傳遞,降低能耗,確保外管工作溫度預(yù)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(qiáng)度高,渣管所需要承擔(dān)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(nèi)筒采用高耐熱耐磨的稀土鑄鋼,其耐溫超過1100℃,且在高溫下不會(huì)產(chǎn)生熱變形,從而大大延長了使用壽命。內(nèi)管所有的承插口均預(yù)留足夠的膨脹間隙,再加上獨(dú)有的導(dǎo)向懸吊結(jié)構(gòu),內(nèi)管可以有效地吸收高溫下內(nèi)管與外管間的膨脹差,確保內(nèi)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(bǔ)償器下面的連接錐段)的設(shè)計(jì)制造均采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊,質(zhì)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(nèi)完成組裝,到現(xiàn)場后可按需要迅速拼焊成型。設(shè)備安裝周期短,檢修維護(hù)量小,勞動(dòng)強(qiáng)度低。

(2)金屬內(nèi)襯型絕熱灰渣閥如圖4所示。

圖4 金屬內(nèi)襯型絕熱灰渣閥

灰渣閥體擁有專利技術(shù),采用兩層結(jié)構(gòu),內(nèi)襯為金屬內(nèi)閥體,采用耐磨耐高溫的稀土合金,外閥體為優(yōu)質(zhì)碳鋼,內(nèi)閥體采用彈性結(jié)構(gòu)支撐在外閥體上,內(nèi)外層之間填塞優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)絕熱材料。閥板采用與內(nèi)閥體同樣的耐磨耐高溫的稀土合金。

金屬內(nèi)襯型灰渣閥內(nèi)外閥體功能分工明確:內(nèi)部僅作為一個(gè)渣流通道,具有耐磨和耐高溫的特點(diǎn),但是不會(huì)受到來自外界設(shè)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(nèi)外閥體之間填塞了優(yōu)質(zhì)絕熱材料,有效減少了內(nèi)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(qiáng)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(nèi)襯型灰渣閥內(nèi)閥體(分為上下內(nèi)閥體兩個(gè)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(huì)發(fā)生變形。同時(shí),閥體內(nèi)部為"擠排式"結(jié)構(gòu),正常排渣時(shí)在內(nèi)閥體內(nèi)部會(huì)形成一段無渣空間,在閉合動(dòng)作時(shí),閥板可以很輕松地將閥板前端及兩側(cè)的固體灰渣推至無渣空間,而不會(huì)因固體顆粒的阻礙使閥板無法動(dòng)作。閥門結(jié)構(gòu)和閥板材質(zhì)均能保證閥板開啟和關(guān)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(nèi)襯型絕熱灰渣閥的閥板密封采用獨(dú)特的多次密封結(jié)構(gòu):一次密封采用梯形槽自緊式石墨盤根密封結(jié)構(gòu),二次密封采用閥板整體全密封結(jié)構(gòu),有效避免了因?yàn)殚y板動(dòng)作所產(chǎn)生的漏灰漏煙現(xiàn)象,針對(duì)性地解決了原簡易插板閥漏灰漏煙導(dǎo)致工作環(huán)境極差的問題。

2.2預(yù)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(shè)備后,設(shè)計(jì)預(yù)期效果如表1所示。

3新設(shè)備實(shí)際應(yīng)用效果

3.1使用效果

從本電廠新投入的金屬內(nèi)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(yùn)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(dòng)作非常靈活,無卡澀堵渣等異常發(fā)生。整個(gè)設(shè)備使用結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表2所示。

從表2所示的實(shí)際應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì)來看,金屬內(nèi)襯型絕熱渣管和渣閥投用以來,需要改善的項(xiàng)目均達(dá)到甚至超出預(yù)期效果。

3.2存在的不足

(1)渣管是否運(yùn)行的就地確認(rèn)不方便。

渣管均采用了全管路絕熱結(jié)構(gòu),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(yùn)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(dòng)捅渣門密封效果差。

手動(dòng)捅渣門采用的是推拉式孔板門。為方便就地捅渣時(shí)操作,孔板與捅渣門閥體之間留有間隙,導(dǎo)致在人工捅渣時(shí)出現(xiàn)煙灰泄漏。建議對(duì)捅渣門結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),確保捅渣時(shí)的密封效果。

4結(jié)語

從麟游電廠金屬內(nèi)襯型絕熱渣管和金屬內(nèi)襯型絕熱灰渣閥的使用結(jié)果來看,在CFB鍋爐落渣管路上使用金屬內(nèi)襯型絕熱渣管和渣閥,達(dá)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(hù)強(qiáng)度的目的,為CFB鍋爐落渣管進(jìn)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。