鍋爐撈渣機上水封新型“倒L”擋灰板應用與示范

李賀

摘 要 隨著火力發電企業經營環境競爭越發激烈，為提高企業競爭力，鍋爐開始大量摻燒劣質煤種，隨之導致的撈渣機冷灰斗上水封堵渣、外壁超溫情況日趨頻發，大大增加了機組檢修期間的工作量及費用。可門公司4臺600MW機組在撈渣機冷灰斗整治上采取了一系列創新措施，其中針對撈渣機冷灰斗上水封堵渣及外壁超溫情況，自主創新，采取了行之有效的新型擋灰板，有效保證了撈渣機冷灰斗運行的安全性、可靠性及經濟性。

關鍵詞 冷灰斗;擋灰板;上水封;鍋爐

1實施背景

目前由于煤種摻燒，導致火焰中心下移，冷灰斗區域溫度升高，在每次機組檢修過程中都會發現擋灰板被燒損、脫落的情況，同時因擋灰板燒損，導致灰渣進入上水封槽，堵塞堰流齒，除灰水無法正常溢流，從而導致冷灰斗內部澆注料因缺少冷卻超溫破損。機組運行期間冷灰斗外壁溫度可達110℃，冷灰斗外壁鋼板長期超溫運行，漏水情況頻發，且存在碳化塌落隱患。在每次機組檢修過程中都需要花費大量的人力及費用對擋灰板進行更換，上水封槽內部進行清理，以及對撈渣機冷灰斗內部澆注料進行修復[1]。

2設備概況

可門發電公司4臺600MW超臨界機組鍋爐為上海鍋爐廠設計制造的SG-1913/25.4-M958（二期型號為M971）超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，采用單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、為平衡通風、固態排渣、全鋼懸吊結構Π型鍋爐、露天布置燃煤鍋爐。爐底密封采用的是水封形式。上水封內的除灰水通過堰流齒均勻溢出，冷卻冷灰斗內部的澆注料，同時在上水封堰流齒外部設置有擋灰板懸掛在冷灰斗下集箱出口水平段水冷壁下方，以防止灰渣進入上水封槽，堵塞上水封[2]。

3技術分析及對策

3.1 技術分析

（1）因劣質煤摻燒，導致火焰中心下移，撈渣機冷灰斗區域溫度急劇升高，原設計擋灰板材質為1Cr18Ni9Ti，其耐溫性能僅能達到750℃，而因火焰下移撈渣機冷灰斗內部火焰溫度可以達到上千攝氏度。導致機組運行過程中擋灰板被燒損。

（2）原設計擋灰板結構及安裝形式存在隱患。原設計擋灰板為直板式結構，直接懸掛在冷灰斗水冷壁下集箱出口水平段受熱面下方，隨爐膛共同膨脹收縮，但其安裝距離較堰流齒外部澆注料較大，且與水冷壁下集箱出口水平段受熱面存在較大間隙，灰渣十分容易進入上水封槽內部堵塞水封槽。且直板式結構，為保證其強度及擋灰效果，尺寸設計過大，導致單塊質量大，存在水平段受熱面被拉彎情況。

3.2 改進對策

鑒于以上兩點主要原因，新型擋灰板進行了以下創新改進：

（1）材質采用了鈦鈷復合合金（TiC-9ALC-5USBN），使擋灰板的耐溫性能提高至1250℃。

（2）優化了擋灰板的結構，由原設計的直板式，改為L型擋灰板。

（3）改變了安裝位置。因L型結構的創新設計，使得擋灰板的安裝位置可向冷灰斗水冷壁下集箱位移400mm，在水冷壁下集箱出口彎頭的保護下，可避免擋灰板直接受到火焰的輻射。

（4）提高了擋灰板的強度，同時又降低了擋灰板的單體質量及整體質量。在擋灰板L型內部設計支撐筋板，使得可以用更薄的尺寸、更少的材質達到更高的強度。單體質量由原51.25公斤下降至26.7公斤，安裝更加便捷，也使得整體費用得到降低。

（5）安裝位置優化后，新型擋灰板在機組啟動后隨水冷壁一同膨脹，擋灰板下端與堰流齒外部澆注料貼合更加緊密，避免了灰渣進入上水封槽內部[3]。

4關鍵技術與創新點

（1）結構形式創新：采用L型加加強筋的結構不僅提高了擋灰板的強度，同時減小了擋灰板的尺寸，減少了擋灰板的質量，減輕了冷灰斗水冷壁下集箱出口水平段受熱面的載荷。

（2）安裝位置創新：因L型的設計，使安裝位置得到優化，擋灰板的安裝位置可向冷灰斗水冷壁下集箱位移400mm，在水冷壁下集箱出口彎頭的保護下，可避免擋灰板直接受到火焰的輻射。同時使機組熱態運行后擋灰板下端與堰流齒外部澆注料貼合更加緊密，避免了灰渣進入上水封槽內部。

（3）材質工藝創新：采用新型鈦鈷復合合金（TiC-9ALC-5USBN），使擋灰板的耐溫性能提高至1250℃，同時對加工工藝進行優化，采用硅溶膠精密鑄造，噴砂后進行油淬火及固溶處理工藝，保證其組織密度及焊接性能，禁止一切打磨焊接。

5實施效果

目前已在#1、#4機組檢修過程中實施，將原擋灰板更換為新型擋灰板。在#1機組運行一個小修周期后進入內部檢查發現擋灰板外觀完好，無燒損、變形等情況，冷灰斗水冷壁下集箱出口水平段受熱面完好，撈渣機上水封槽內無積渣、堵渣情況，堰流齒溢流正常，撈渣機冷灰斗內部澆注料完好。

6項目主要成果

6.1 經濟效益

每個小修周期（按1年算）需要對撈渣機上水封擋灰板進行整體更換，同時需要對撈渣機上水封槽內部積渣進行清理，以及撈渣機冷灰斗內部破損的澆注料進行修復，單臺機組每個小修周期可節約擋灰板采購費用36.66萬元，澆注料修復費用20萬元，擋灰板更換及上水封槽積渣人工費用15萬元，共計71.66萬元。

6.2 安全效益

可門公司鍋爐冷灰斗超溫情況得到有效解決，避免了因冷灰斗超溫存在的漏水、坍塌隱患，以及避免擋灰板掉落造成撈渣機故障停運風險。同時，每次底渣系統檢修工期可縮短6d，改善了機組檢修期間的安全管控形勢。

7推廣應用

鍋爐撈渣機上水封新型擋灰板能有效防止自身被高溫火焰燒損，同時能有效防止灰渣進入上水封槽內部，該結構形式新穎，單體尺寸小、質量輕，便于安裝使用，在采用水封形式的鍋爐密封結構中，只需改變其兩邊長度，以適應不同的安裝位置及膨脹預留長度即可。可適用于國內同類型機組使用，值得推廣。

參考文獻

[1] 吳忠良.鍋爐冷灰斗堵焦原因分析及防范措施[J].科技經濟導報，2016（14）：51-52.

[2] 龔亞軍，任恒昌，楊文博.燃煤鍋爐冷灰斗結構問題分析與改造[J].設備管理與維修，2013（10）：41-43.

[3] 周昊，孫平，岑可法，等.燃燒器下擺時冷灰斗內結渣的試驗和數值模擬[J]中國電機工程學報，2002（5）：139-141，147.