CFB鍋爐絕熱式U型回料器澆注料關(guān)鍵位置施工技術(shù)優(yōu)化

馮海棠 潘春健

摘 要：詳細(xì)介紹了某電廠鍋爐U型回料器結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及作用，并從近十年的實(shí)際運(yùn)行中總結(jié)出該回料器經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題及產(chǎn)生的影響。結(jié)合多次現(xiàn)場(chǎng)檢修經(jīng)驗(yàn)和深入的理論分析，剖析問(wèn)題出現(xiàn)的原因，并根據(jù)分析結(jié)果提出技術(shù)方案，利用某次檢修機(jī)會(huì)對(duì)該U型回料器澆注料關(guān)鍵位置的施工進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化。該U型回料器澆注料關(guān)鍵位置施工技術(shù)優(yōu)化方案對(duì)同類(lèi)回料器的維護(hù)具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：回料器;澆注料;燒紅;鋼板

0? ? 引言

某電廠鍋爐所配備的U型回料器在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)部澆筑料脫落而使外部鋼板燒紅現(xiàn)象，如不進(jìn)行處理，一旦鋼板燒穿，輕則將增加運(yùn)行維護(hù)成本、引起機(jī)組非正常停運(yùn)，重則將對(duì)設(shè)備及人身安全造成極大的威脅。為徹底解決該問(wèn)題，經(jīng)過(guò)到現(xiàn)場(chǎng)觀察，結(jié)合多次檢修經(jīng)驗(yàn)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，不斷優(yōu)化改造U型回料器關(guān)鍵位置施工技術(shù)，徹底消除了U型回料器外部鋼板燒紅影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的重大隱患。

1? ? 設(shè)備簡(jiǎn)述

某電廠鍋爐爐膛后部布置有3臺(tái)旋風(fēng)分離器，其下方對(duì)應(yīng)布置有3臺(tái)絕熱式U型回料器。回料器是確保旋風(fēng)分離器分離效果的重要部件，它的基本任務(wù)是將分離器分離出來(lái)的高溫固體顆粒穩(wěn)定地輸送回爐膛，并以一定的料位壓差形成灰堵，確保氣體反竄進(jìn)入分離器的量最少，保證大量的固體顆粒經(jīng)過(guò)分離器和回料器再進(jìn)入爐膛的良性穩(wěn)定的物料流動(dòng)，是循環(huán)流化床鍋爐正常運(yùn)行的一個(gè)根本保證。

回料器由直管、流化室、回料腿三大部分組成。

（1）對(duì)于直管的設(shè)計(jì)與制造，其高度是一個(gè)很重要的參數(shù)，為了防止氣體反竄，直管必須有一定的高度以形成足夠的壓差來(lái)克服分離器與爐膛之間的壓差。在直管的上部設(shè)有8個(gè)吹掃風(fēng)管，吹出氣體推動(dòng)固體顆粒運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在高溫情況下簡(jiǎn)單、可靠地輸送固體物料，起到調(diào)節(jié)物料平衡的作用。直管是以12 mm厚的碳鋼板卷制而成的圓柱體，內(nèi)敷設(shè)有400 mm厚的絕熱耐磨層，直管與分離器錐體連接采用金屬膨脹節(jié)，要求耐磨并具有保溫性能。

（2）流化室主要由兩個(gè)半圓柱體和兩塊帶有加強(qiáng)筋的鋼板及腰圓形的底板組成，在底板上開(kāi)有64個(gè)?50的圓孔，在圓孔上方焊接64個(gè)風(fēng)帽，焊縫高度為6 mm。每只風(fēng)帽由?48的SA213-TP347H不銹鋼管與材料為SA315-HK40的精密澆鑄件風(fēng)帽口焊接而成，風(fēng)帽口的澆鑄表面應(yīng)滿足ASTMA802的標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）回料腿上部豎直段是由12 mm厚的碳鋼板卷制而成，內(nèi)敷有400 mm的絕熱耐磨層，在豎直段的中間設(shè)有非金屬膨脹節(jié)，要求帶有內(nèi)保溫及具有可靠的耐磨性能。斜段由12 mm厚的碳鋼板圍成下平上拱的通道，有利于回料時(shí)的均勻性。

2? ? 絕熱式U型回料器存在的問(wèn)題

U型回料器區(qū)域物料濃度高，密封要求高，導(dǎo)致澆注料長(zhǎng)期與高濃度物料接觸，澆注料結(jié)構(gòu)竄風(fēng)竄料現(xiàn)象嚴(yán)重。澆注料損壞后，會(huì)使外部鋼板燒紅且燒紅面積會(huì)不斷擴(kuò)大，最終機(jī)組負(fù)荷被迫受限，機(jī)組效益被削弱。

改造前每次大小修進(jìn)入U(xiǎn)型回料器檢查時(shí)，均發(fā)現(xiàn)內(nèi)部澆筑料脫落現(xiàn)象較為嚴(yán)重，按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工工藝修復(fù)后，一般在開(kāi)機(jī)運(yùn)行幾個(gè)月后，U型回料器外部鋼板均會(huì)出現(xiàn)不同程度的高溫甚至燒紅現(xiàn)象，給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了相當(dāng)大的隱患。

內(nèi)部澆注料損壞后，在不停爐進(jìn)行處理的情況下，為使外部鋼板不被燒穿，常用做法是在外部鋼板高溫處加裝冷卻風(fēng)管，用儀用壓縮空氣不斷吹風(fēng)冷卻，使鋼板降溫;或者在高溫鋼板外表面增加一個(gè)冷卻水箱，不斷通冷卻水降溫;或者降負(fù)荷，將物料溫度降低，從而使鋼板溫度降低。但這些處理方法只能作為臨時(shí)解決方案，均不能徹底解決問(wèn)題。

3? ? 針對(duì)存在的問(wèn)題采取的技術(shù)方案及其特點(diǎn)

（1）拱背區(qū)域的可塑料防竄火梁結(jié)構(gòu)以及保溫+可塑料雙層結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

1）增加防竄火梁。2）增加前后兩側(cè)鋼板焊接打造的防竄風(fēng)梁。3）敷設(shè)材料由保溫棉40 mm+輕質(zhì)保溫澆注料240 mm+可塑料120 mm的結(jié)構(gòu)，變?yōu)楸孛?80 mm+可塑料120 mm的結(jié)構(gòu)。

（2）筒體與拱背耐熱不銹鋼板船艙式分倉(cāng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

鋼板船艙式分倉(cāng)結(jié)構(gòu)作用有三：

1）將區(qū)域分割成小分倉(cāng)，每個(gè)分倉(cāng)之間的保溫層能夠相互獨(dú)立，防止可塑料耐火層開(kāi)裂竄火后，保溫層被掏空的情況惡化、范圍擴(kuò)大。

2）每圈有三角筋板支撐，具有一定承重能力，消除了澆注料由于重力原因整體下沉壓壞拱背的可能。

3）增強(qiáng)了整個(gè)回料器筒體結(jié)構(gòu)的剛性，一旦出現(xiàn)澆注料脫落情況，也能保持回料器筒體不變形、不開(kāi)裂。

（3）可塑料收縮縫設(shè)置與預(yù)留的優(yōu)化。

1）熱膨脹系數(shù)：

物體由于溫度改變而有脹縮現(xiàn)象，其變化能力以等壓（p一定）下單位溫度變化所導(dǎo)致的長(zhǎng)度量值的變化，即熱膨脹系數(shù)表示。對(duì)于可近似看作一維的物體，長(zhǎng)度就是衡量其體積的決定因素，這時(shí)的熱膨脹系數(shù)可簡(jiǎn)化定義為：?jiǎn)挝粶囟雀淖兿麻L(zhǎng)度的增加量與原長(zhǎng)度的比值，這就是線膨脹系數(shù)。線膨脹系數(shù)是耐火材料使用時(shí)應(yīng)考慮的重要性能之一。爐窯通常在常溫下砌筑，在高溫下使用時(shí)爐體膨脹，為抵消熱膨脹造成的應(yīng)力，需預(yù)留膨脹縫。線膨脹系數(shù)是預(yù)留膨脹縫和砌體總尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)，它與材料的抗熱震性、受熱沖擊時(shí)材料內(nèi)部熱應(yīng)力的分布和大小密切相關(guān)。

2）永久線變化率：

重?zé)€變化率又稱“永久線變化率” “殘余線變化率”，即耐火材料在規(guī)定溫度下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)加熱后冷卻至常溫時(shí)的殘存收縮或膨脹量對(duì)原長(zhǎng)度之百分率。試驗(yàn)溫度由產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定。它是高溫體積穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，取決于制品的組成和燒結(jié)程度。殘存膨脹或收縮過(guò)大都會(huì)導(dǎo)致砌體開(kāi)裂或磚縫擴(kuò)大，危害爐子整體結(jié)構(gòu)或使渣易于侵入，影響使用壽命。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，總結(jié)出回料器區(qū)域可塑料收縮縫設(shè)置預(yù)留的板式“巧克力”結(jié)構(gòu)。在可塑料施工中，每個(gè)板面施工區(qū)域內(nèi)每隔600～800 mm預(yù)留一道收縮縫，收縮縫不貫穿保溫層，深度約為耐火層厚度的1/3（以120 mm厚度為例，深度為40～50 mm），縫寬2～3 mm。

（4）銷(xiāo)釘選型以及布網(wǎng)的優(yōu)化。

為增強(qiáng)銷(xiāo)釘布置的強(qiáng)度，對(duì)于工況更惡劣的拱背以及拱背兩側(cè)區(qū)域，在采用200 mm×200 mm密度銷(xiāo)釘錯(cuò)列布置的型式的基礎(chǔ)上，在距離可塑料內(nèi)邊界位置約30 mm（即銷(xiāo)釘頭部）再用?6的310S耐熱不銹鋼焊接編織出一個(gè)網(wǎng)格寬100～120 mm的掛網(wǎng)，掛網(wǎng)的作用類(lèi)似于龜甲網(wǎng)，將施工區(qū)域板面內(nèi)的可塑料連成一個(gè)整體，相對(duì)而言圓鋼掛網(wǎng)網(wǎng)格寬、深度淺，不會(huì)像龜甲網(wǎng)一樣將可塑料人為地割裂成一個(gè)個(gè)小碎塊，導(dǎo)致可塑料整體被碎片化，整體強(qiáng)度降低。

（5）兩側(cè)墻與拱背交界7字型膨脹縫結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

4? ? 改造后的效果

通過(guò)優(yōu)化絕熱式U型回料器內(nèi)幾個(gè)關(guān)鍵位置的澆注料施工工藝方法，針對(duì)這些關(guān)鍵位置編制技術(shù)方案，改進(jìn)施工工藝要求，極大地延長(zhǎng)了回料器內(nèi)部澆注料的使用壽命，有效避免了澆注料脫落情況的發(fā)生。其主要特點(diǎn)如下：

（1）機(jī)組可靠性指標(biāo)明顯提高;

（2）降低了機(jī)組帶病運(yùn)行的維護(hù)成本，每年節(jié)約運(yùn)行維護(hù)成本約400萬(wàn)元;

（3）廠用電率降低，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性提高。

本文所述五方面結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化是近兩年來(lái)技術(shù)累計(jì)的成果，已于2019年9月至11月被應(yīng)用于#5、#6爐共計(jì)6個(gè)回料器，至今使用接近兩年，從目前的情況來(lái)看，各回料器拱背區(qū)域未見(jiàn)異常，經(jīng)過(guò)多次滿負(fù)荷試驗(yàn)效果良好，未出現(xiàn)鋼板燒紅現(xiàn)象。

收稿日期：2021-05-24

作者簡(jiǎn)介：馮海棠（1967—），男，廣東云浮人，高級(jí)工程師，研究方向：鍋爐本體。

潘春健（1991—），男，廣東惠州人，工程師，研究方向：鍋爐本體。