1、鍋爐爐頂密封分析戴紹鈞（云南省火電建設公司，云南昆明 650011 ）摘要：分析了鍋爐爐頂泄漏的原因，提出合理的密封方法，減少泄漏，保證電廠安全、經濟運行。關鍵詞:燃煤鍋爐；爐頂泄漏；爐頂密封中圖分類號：TK22文獻標識碼：A.、八、亠1冃I言火力發電廠燃煤鍋爐爐頂冒煙、漏灰、漏熱、漏風是較普遍的問題。由于爐頂泄漏，保溫層表面溫度高，鍋爐散熱損失比較大，造成鍋爐爐頂保溫 層表面溫度達 7080 C ,甚至達100 C ,以致有的 爐面吊桿溫度過高，產生了氧化皮，甚至塌落；有 的鍋爐表面溫度高，人員在附近都不能抬頭，張眼，甚至影響到自動化設備的投入。爐頂泄漏已對電廠安全、經濟和文明生產造成了嚴重

2、影響。2鍋爐爐頂冒煙、漏灰原因分析鍋爐爐頂冒煙、漏灰根本原因是爐頂不嚴密而爐膛頂部又是處在正壓狀態下運行。據測試，當控 制爐膛負壓在-2-3mm水柱運行時，爐膛頂部 為正壓510mm水柱，這樣當爐頂密圭寸不嚴時,就會產生漏煙、漏灰、漏熱現象了。就多數鍋爐而 言，其泄漏原因大致有以下幾個方面：1）由于結構上的要求 ，爐頂有許多穿墻管、懸吊管、支吊架必須穿越爐頂耐火材料層,在高溫工況下，這些管子、吊桿都會相對膨脹，管子周圍 出現龜裂，如果鍋爐沒有膨脹中心或膨脹中心選擇 不當，爐頂平面以及頂棚與爐墻交接處的密封耐火材料會出現裂縫，設計上膨脹縫多采用石棉繩密 封,由于鍋爐的振動以及啟停時溫度的變化,石

3、棉繩容易被燒損脫落，就會造成鍋爐爐頂的泄漏 。2）一次密封結構不良，二次密封盒內澆鑄的保溫材料在運行的高頻振動及膨脹作用下 ，保溫材 料將發生龜裂。3）鍋爐爐頂采用耐火混凝土、耐火磚，穿墻管部位采用耐火混凝土 、保溫混凝土、珍珠巖保溫 板等結構形式，這種硬質的剛性密封結構，無法適 應鍋爐檢修，啟停溫度變化所產生的相對位移，也 無法避免出現裂縫和漏灰 、漏煙、漏風現象。4）安裝質量不良。埋在混凝土中的管子、吊桿、鋼筋都要刷一層柏油，穿墻管也可用油紙包 裹，施工時這些被忽視，運行時就會出現漏灰。3爐頂超溫問題現代鍋爐頂部通常采用大包結構，因此，爐頂密封結構不良將導致爐內煙氣經爐頂不嚴密處和爐墻而進

4、入大包內，導致大包內溫度超溫，嚴重時甚 至會導致大包四壁及上壁超溫，這樣，不僅會增加鍋爐散熱損失，降低運行經濟性，而且還會對吊桿 及熱工自動化元件的安全造成不利影響，甚至影響人身及設備安全。因此，采取措施改進爐頂密封結 構，減少漏灰、漏煙，對保證電廠的安全、經濟運 行也是非常有意義的。4合理的鍋爐爐頂密封結構根據鍋爐爐頂密封結構看，爐頂泄漏的主要部 位在爐頂頂棚過熱器與四周爐墻交界處的膨脹縫和 爐頂穿墻管等處。現根據查閱的有關爐頂密封資 料、爐頂泄漏原因分析，采取了幾種形式的密封結 構。41 1側水冷壁管與頂棚管縫隙密封結構頂棚與側墻交界處膨脹縫采用的密封形式見圖1 ,澆鑄耐火混凝土塊壓住膨脹

5、縫，具體方法如下1）在頂棚耐火混凝土層上部的水冷壁鰭片上 焊接耐熱鋼筋骨架。鋼筋可選6mm ,使用溫度在 1 050 C以上的耐熱鋼筋，金屬骨架綁扎后應涂抹瀝青兩遍，厚1152mm。2）在頂棚耐火混凝土層上粘貼10mm厚硅酸鋁纖維板一層。鍋爐爐頂密封分析 1494-2U1J China Acadeiuic Journal Lilecironic Ptibiishinc Ilcxise, All litlils reeved, luip：S-?a- kiriiet圖1 側水冷壁與兩粧帝蜜餐囲疋工.磅亍鶯鶯盤進十I 遽F al3）耐火混凝土塊固定在水冷壁管上，與頂棚耐火混凝土層留有 56m

6、m的硅酸鋁纖維板間隔 水冷壁向下膨脹時，纖維板這種柔性材料可替代膨 脹縫功能，又因耐火混凝土塊縱向之間隔2m留有 7mm的膨脹縫，所以，混凝土塊在長期工作狀態 下，能保持其整體性能，起到擋住頂墻交界處膨脹 縫中的火焰及煙氣直接與混凝土上面的保溫層接觸 的作用。41 2鍋爐頂棚管與前水冷壁交界處密封赴酸鋁軒維圖2前水冷壁與頂挪管密封圖頂棚管與前水冷壁密封形式如圖2所示。在膨脹縫底部、頂棚管系及水冷壁管系的鰭片上或金屬 框架上焊接5mm厚鋼板，制成梳形板，以便鋼材 的吸熱量有效地傳遞到管系上，保持鋼材的熱穩定 性，然后在梳形板上填塞浸漬粘合劑的硅酸鋁纖維進行縫隙密封。此處膨脹縫的密封應考慮前水冷壁

7、和頂棚管的 膨脹方向和膨脹量，同時要考慮膨脹縫中的密封耐 火材料的脹縮性能、高溫性能和長期固定的可靠 性。41 3穿墻管部位密封穿墻管根部主要是解決密封問題。針對穿墻管 部位泄漏原因，采取如下措施，密封結構見圖3。嚴穿墻晉抹面層珍珠巖族霰鋁纖堆密封舸板=11高溫膠泥金厲盍1）清掃耐火混凝土層上面雜物，用高溫膠泥抹面，厚度10mm。2）用2mm厚鋼板現場制作圍護穿墻管金屬盒，金屬盒平放在耐火混凝土層上面，在金屬盒內穿墻管排之間及管排側面的耐火混凝土層上貼一層 油紙。3）在油紙上面綁扎6mm耐熱鋼筋骨架，鋼 筋耐熱溫度要求750 C。4）油紙上方高度為 40mm的穿墻管及耐熱鋼 筋骨架涂抹瀝青兩遍

8、，厚1152mm。5）澆鑄耐火混凝土 ，厚度40mm。6）在新澆鑄的耐火混凝土層上面粘貼 20mm 厚硅酸鋁纖維板2層。7）在硅酸鋁纖維上面交叉粘貼 20mm厚硅酸 鋁纖維板3層。8）在金屬盒內的纖維板上面、管排之間及管 排側面，鋪設80mm厚珍珠巖板一層，并用水泥珍 珠巖漿料填塞磚縫，作20mm厚抹面，抹面材料采 用磯土水泥，焦寶石骨料及膨脹珍珠巖 、石棉泥混 合料。9）在抹面層上面堆積 300mm厚輕質混凝土 ,然后在穿墻管周圍作保溫處理。5 X燈電廠采用上述密 封結構的 核算與實踐根據以上所述爐頂密封結構，以下將以XX 電廠使用的 WGZ410/ 9 18 -13型鍋爐爐頂墻結構進 行散

9、熱強度和表面溫度校核 。爐頂棚計算參數：爐頂棚管：60 Xmm鰭片截面矩形：20 X6mm管子和鰭片材料:# 20鋼511鍋爐爐頂墻結構散熱強度和爐墻表面溫度校核1)爐頂墻內表面溫度計算a1膜式壁表面熱流量 S片3 片=片 X1 2C0/1 -(1 - 1)(1 - 1)X (T1/ 100) 4 -( T3/ 100) 4 片-鰭片平均角系數；b -鰭片寬度；d外一 膜式壁管子外徑；膜式壁黑度2 ；火焰黑度3 片=121 57314W/ m2b1鰭片根部受熱管壁的溫度t根：t 根=t 介 + 3 根 u 片 B (1/a2)+ (2S/X) 1/ (3 + 1)3 管徑比3 = d外/ d內

10、；3 管壁厚度；a2介 質對管壁的放熱系數 人管壁材料使用溫度下的導 熱 系數;t介一介質溫度t根=409115 C ;u片=uxC3c1膜片中間位置溫度t端t 端=t 根 3 片(b/ 2) 2/入片 3 (% + 1)+端=43418 Cd1膜片平均溫度t 片=(t 根 + t 端)/ 2 = 422 Ce1膜式壁管子平均溫度t管=(t火+ t背)/2 t 管=39916 Cf1整個膜式壁的平均溫度t3 = (t 管 + nt 片)/(1 + n)截面積比n = F片/ F管=b3/ 1/ 4 n ( d外2 - d內2)t 3 = 402 C所以：爐頂墻內表面平均溫度t3 = 402 C

11、2)爐頂墻散熱強度q和爐墻表面溫度校核本 計算略去二次密封金屬板熱阻，取年平均溫度t 0 = 20 C ,年平均風速 W = 2 105m/ s ,則有：爐墻表面放熱系數：a = 11 16 + 6 198 ,W=11 16 + 6198 X 2105 = 21 16W/ m C查得：耐火混凝土 入1 = 0174 + 0 1000 64t平硅酸鋁纖維板和硅酸鋁棉入2 = 01 04W/ m 珍珠巖磚入3 = 0106W/ m 抹面層入4 = 0123W/ m 設31 （耐火混凝土層）=65mm32 （硅酸鋁纖維板）=40mm3 3 （硅酸鋁棉）=180mm乂 （珍珠巖磚）=80mm0 4（抹

12、面層）=20mm3 5設31 - 32層間溫度t = 380 C入 1 = 0174 + 01000 64 X（402 + 380 ） / 2=0199W/ m 爐墻散熱強度q = t 3 - t 0/ （31/入 1） + （32/入2） + （33/入3） +（34/ 入 4） + （3 5/入 5） + （1/a）2=54135W/ mtW = t 0 + q/ a = 221 52 C根據計算，爐墻散熱強度q = 54 135W/ m2遠遠 小于其允許的散熱強度290W/ m 2,爐墻表面溫度22152 C也小于其允許值 50 C。51 2實踐結果實踐證明，上述爐頂密封結構形式基本上杜絕 了爐頂泄漏問題，是目前鍋爐爐頂密封的一種有效 方案，值得推廣。6結論通過理論計算可以看出，q遠小于290W/ m 2 (允許散熱強度)，因此，爐頂墻的厚度并不需要這 么厚，可以減小。爐頂密封是一個牽涉部門(設計，制造，安 裝，運行等)較多，技術難度較大，需要綜合治理 才能解決的問題。對爐頂一次，二次