模塊式微正壓余熱鍋爐全密封結構工藝要點

【摘要】 本文介紹了模塊式微正壓余熱鍋爐的密封點，剖析了爐墻及其他密封點的結構特點及工藝要點，闡明了模塊式余熱鍋爐現場氣密試驗是制造廠后續不可或缺的工作，對模塊式余熱鍋爐的密封設計和制造提供了良好的借鑒。

【關鍵詞】 模塊式；微正壓；余熱鍋爐；全密封；工藝要點

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2018.02.016

The Key Points of the Full Sealing Structure of the Modular

Micro-Positive Pressure HRSG

LIN Yang1，WANG Wei2

（1.Special Equipment Supervision Inspection Institute of Fushun，Fushun 113006，China；

2.Fushun Petroleum Machine Co.，LTD. Fushun 113006，China）

Abstract： This article introduces the sealing point of the modular micro-positive pressure HRSG，analyzes the characteristics and technology points of the furnace wall and other sealing structure，clarifies that it is an indispensable work that the air test of modular HRSG to factory，and it provides a good reference for seal design and manufacture of modular HRSG .

Key words： modular；micro-positive pressure；HRSG；full sealing；key points

模塊式余熱鍋爐雖有工廠化制造程度高、質量易于控制、占地面積小、安裝時間短、適應工況多、環保要求高、結構簡單緊湊、制造安裝方便、檢修便利、操作簡單、成本低、便于維護、可長期平穩運行、充分利用余熱等優勢，但是，由于進出口煙道、過熱段、蒸發段、省煤段等各功能模塊的進口與出口為敞開式，且每個模塊尺寸很大，工廠化制造無法逐個對非受壓件及整機進行氣密試驗。因此，余熱鍋爐的密封試驗與檢驗不得不在安裝現場來進行。故而安裝后的模塊式余熱鍋爐全密封工序是制造廠工作的延續，而不應視為不合格的產品。

非受壓件質量控制低于受壓件，其檢驗與試驗往往在制造廠內容易被忽視，因此，余熱鍋爐全密封問題得不到重視。微正壓鍋爐比負壓鍋爐更容易暴露出漏氣的問題，故而，模塊式微正壓余熱鍋爐全密封結構與制造工藝要點的實施顯的更為重要。

1 概述

多工況脫硝脫硫一體化余熱鍋爐是某石化公司“220萬噸/年催化裂解裝置”的配套設備。該設備生產工況是吸收上游催化裝置排放的溫度高、流速快的再生煙氣進行熱交換，加熱水并經過熱油漿蒸汽發生器、外取熱器產生的飽和蒸汽，生產出具有420℃、壓力為3.9MPa的過熱蒸汽。過熱蒸汽并入管網用于推動汽輪機發電或輸送給其他裝置使用。在整個催化裝置中該設備是生產環節不可缺少的關鍵設備，又是余熱回收利用的節能設備。

1.1 工藝技術

煙氣由進口煙道開始到過熱器進行高溫熱交換，煙溫由540℃降至400℃，而后進入1#蒸發器進行再次熱交換，煙溫由400℃降至340℃，此時煙氣將進入脫硝設備，進行脫氨處理，脫硝后的溫度仍為340℃，再進入余熱鍋爐的2#、3#蒸發器，煙溫由340℃降至265℃。然后進入省煤器，煙溫降至160℃排入煙囪。

主要部件均為模塊化結構，順煙氣流向呈“π”形布置，為微正壓余熱鍋爐；性能指標如下：①煙氣流量：311160Nm3/h；②給水溫度：133℃；③煙氣入口壓力：0.11MPa；④過熱蒸汽壓力：3.9MPa；⑤過熱蒸汽出口溫度：420℃；⑥過熱蒸汽量：85.5T/h；⑦自產蒸汽量：43.5T/h；⑧換熱管表面積灰：自動清除；⑨外供水溫度：200℃。

1.2 余熱鍋爐總結構（見圖1）

1-分流煙道；2-進口煙道；3-過熱器；4-過渡煙道；5-1#蒸發器；6-脫硝裝置；7-2#蒸發器；8-省煤器；9-出口煙道；10-脫硫裝置；11-汽包；12-除鹽水加熱器；13-煙氣進口控制蝶閥；14-、煙氣分流控制蝶閥1；15-煙氣分流控制蝶閥2；16-脫硝控制蝶閥1；17-脫硝控制蝶閥2；18-煙囪

2 各模塊泄露點分析

從附表中可以看出，在結構尺寸上來看，每一個模塊結構尺寸均較大，且耐火襯里的厚度為100mm至250mm，作為整體爐墻施工后再進行耐火襯里翻轉水平施工容易造成鋼結構變形，從而造成耐火襯里龜裂或脫落，影響產品質量。

在結構功能上來看，蒸發器兩側爐墻起到對上下鍋筒的支撐作用，而過熱器和省煤器均有管程的進出口穿墻接管。因此，無法在四面爐墻整體制造完成后安裝受壓換熱整體部件，也沒有在整體爐墻制作完成后，在爐墻內部逐一安裝換熱元件的工藝可能。

由上述兩個因素決定了該種形式的模塊式余熱鍋爐爐墻只能為分體制造。因此，爐墻的分體制作并組裝的工藝方式也給爐墻的密封留下了不利的因素。

3 密封結構工藝要點

3.1 爐墻組合處泄露

1）從圖2可以看出，填充耐火襯里一和耐火襯里二之間的間隙是纖維氈，鋼板在其端部有25毫米的搭接重疊，用以阻擋煙氣可能從該縫隙流出。由于其搭接處無法施焊，因此，在其對應的外部如圖2中“組對焊接處A”給予密封焊接，且焊接后亦不能進行煤油滲漏試驗，該處是否實現了全密封焊接的驗證留給了現場安裝完成后的氣密試驗來進行檢驗和再次修補。

在焊接的過程中，用于加強爐墻壁板強度的槽鋼高度阻止了“組對焊接處A”的部分密封焊接，無法施焊，見圖3。如果該處沒有焊接，也就沒有起到“組對焊接處A”的全密封焊。如果該處的纖維氈填充不良或耐火襯里組對的間隙過大，均有可能通過圖3中“間隙B處”再經過加強槽鋼與壁板的斷續焊的間隙中漏煙，造成質量問題的出現。

杜絕該問題發生的方法一是：在槽鋼的端部組對前實施密封焊接，阻止煙氣泄露的通道；方法二是：槽鋼與壁板的斷續焊接改為連續密封焊接，也可以阻止煙氣通過該間隙溢出，但是，一般的設計均要考慮焊接成本和對爐墻的焊接變形的影響，斷續焊接是常規的選擇。

2）從圖4可以看出，壁板與型材之間搭接25毫米，并且為連續單面焊。如果該處漏煙是因為沒有實施連續密封焊接，有漏焊的現象發生。在爐墻烘爐后出現龜裂，煙氣通過龜裂的爐墻間隙到達漏焊處，再通過壁板與型材的間隙而溢出。杜絕煙氣泄露的方法是：增加煤油滲漏檢查，實現拼板處全密封焊接。

3.2 鍋筒處密封

1）鍋筒與爐墻設計結構見圖5。在鍋筒的端部增加充填了纖維氈的保溫箱，一是阻止鍋筒端部的過熱表面對人員的傷害；二是填充了纖維氈防止煙氣泄露。如圖3中的“間隙B處”在鍋筒與爐墻保溫箱處也同樣存在泄露的可能，因此，在槽鋼的端部組對前實施密封焊接，阻止煙氣泄露的通道是勢在必行的。

2）固定鍋筒于底爐墻之上的附件還有鍋筒緊固帶。在鋼帶兩端焊接鋼筋，并在端部加固螺紋。在鍋筒定位后，將鍋筒鋼帶覆蓋于鍋筒上，兩端的鋼筋螺紋頭穿過底爐墻，并用螺栓緊固。固定鍋筒后，開始組對翅片管。而螺栓孔穿透了爐墻，爐膛與外界相通，應該對螺栓孔位置實施密封焊，否則也將造成漏煙的質量問題出現。本設備有1#、2#、3#蒸發器，合計六個鍋筒端部緊固帶，十二處螺栓孔密封焊應在制造廠廠內完成。

3）鍋筒熱膨脹密封。往往負壓鍋爐在鍋筒處采用非金屬柔性布袋，而正壓鍋爐由于高溫煙氣可能向外流動，非金屬布袋不適合高溫煙氣的條件，而且要考慮煙氣泄露的可能，因此，采用金屬方形內凹式膨脹節的加以密封，達到補償熱膨脹量、解決外部空間受限、外部維修方便、節省空間等目的。

3.3 吹灰器開孔

制造廠外購吹灰器的安裝一般均由吹灰器廠家到現場安裝，制造廠依據雙方技術交流后為吹灰器廠家預留法蘭開孔，吹灰器廠家在安裝吹灰器完成后，應從方形檢修孔進入到余熱鍋爐內部，并用纖維氈封堵爐墻開孔與吹灰器外壁之間的間隙，防止漏煙。

3.4 穿墻管

在過熱器、省煤器聯箱進出口等穿墻管處焊接有膨脹節，并在膨脹節中填充了纖維氈，并在膨脹節的外端給予密封焊接，保障穿墻管在熱膨脹情況下，能夠實現該處的密封。

3.5 方形檢修人孔

方形檢修人孔一般為鋼結構，內側填充耐火材料如爐墻功能，但是方形檢修人孔的面板厚度決定了其剛度，同時螺栓的大小及周邊布置數量決定了其良好的密封性。因此，合理的結構參數設計是保障該部位密封的基礎。

柔性石墨高強復合墊或雙面膠石棉編織帶替代石棉墊片，防止因使用工況不匹配而使石棉墊片失性造成漏煙。特別是在幾次開啟、檢修、安裝關閉之后，其使用性能沒有柔性石墨高強度復合墊或雙面膠石棉編織帶好。

3.6 模塊結合面的定位銷、螺栓孔、螺栓與螺母結合處

模塊之間預組裝，配鉆定位銷和螺栓孔現場組裝后密封焊；上下兩個模塊之間的結合面粘接上耐高溫纖維氈，并壓實；經過組對后，各個定位銷和螺栓全部安裝完成后，結合面全部密封焊；定位銷、螺栓和螺母與法蘭緊固的上下面結合處要密封焊；螺母與螺栓絲扣處密封焊。

4 檢驗與試驗

整臺余熱鍋爐全部安裝完成后首先要進行內檢，對可能出現的內部墻體纖維氈垂直填充位置、模塊間水平填充位置進行檢查，如未達到要求進行再次填充壓實。

其次進行氣密試驗，對上述各個密封點進行全面的檢查。一是通過目視、聲音評判、手感檢驗等方式，在0.05MPa至0.11MPa的風壓供風條件下檢查各個漏氣點，并做好標識與記錄；二是用肥皂水噴涂的方式，對可能的部位進行檢查，觀察漏氣點，并做好標識與記錄。待所有檢查的漏氣點經過補焊后再進行一次氣密試驗，檢查方法如上。一般情況下，經過三次氣密試驗的檢驗與返修，外部的漏氣點可以實現完全地消除。

所有安裝檢驗工作結束后，要開展整體烘爐工序，用于對余熱鍋爐爐墻耐火襯里的烘爐作業，此時的作業按照烘爐加溫曲線要求進行。因此，該工序也是進一步驗證模塊式微正壓余熱鍋爐在逐漸升溫的條件下是否有漏氣現象的一個高溫試驗。

5 返修工藝方案

在余熱鍋爐各個模塊及梯子、平臺、管線、附件等安裝完成后所進行的氣密試驗中，可能出現部分漏氣的現象。對此，采取以下幾種方案加以修復補漏。

1）對漏點補焊：經過氣密試驗后所標識出來的漏點進行補焊；

2）加強槽鋼的切割，加強槽鋼端部封堵焊接；

3）帶氣補漏：一是用沖錐將點狀漏氣點周圍的金屬捶打，填充到漏點位置封堵漏點，之后對該泄露點實施焊接，完成點狀泄露點密封；二是將退火后軟化的鐵絲捶打成斷面為椎狀，按照漏點長度切斷，并敲打填充到漏縫處，直至將漏氣控制在可以施焊的條件，之后對該條狀泄露點實施焊接，完成條狀泄露點密封。

6 結語

高溫煙氣泄露不但易對爐壁的鋼材產生高溫氧化腐蝕、降低強度，危害余熱鍋爐運行安全，而且高溫煙氣中含有二氧化硫、二氧化碳等有害氣體，對檢驗檢修巡檢人員容易產生人身傷害和環境污染，同時漏煙量過大易改變原設計參數，影響換熱效果。所以無論是微正壓余熱鍋爐還是負壓余熱鍋爐，全密封結構與制造工藝要點的實施是不可或缺的。

本文通過對模塊式微正壓余熱鍋爐全密封結構工藝要點的分析，闡明了模塊式余熱鍋爐爐墻漏氣工序檢驗與檢修是制造廠工作的延續，而不應視為不合格的產品，同時指出非受壓件爐墻密封質量也是整體設備的重要部分，應引起工廠制造過程中高度重視，對模塊式余熱鍋爐的全密封設計和制造具有良好的借鑒意義。

【參考文獻】

[1] 撫順石油機械有限責任公司.多工況脫硝脫硫一體化余熱鍋爐：2014204864770[P].2014-08-27.

[2] 撫順石油機械有限責任公司.π型結構催化裝置CO焚燒余熱鍋爐：2013201114918[P].2013-03-13.

[3] 煙道式余熱鍋爐通用技術條件：GB/T 28056-2011[S].

[4] 火力發電廠熱力設備耐火及保溫檢修導則：DL/T 936-2005[S].