金屬內(nèi)襯型絕熱渣管和渣閥在CFB排渣系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉 軍 胡 剛 汪瑞平

（陜西能源麟北發(fā)電有限公司，陜西寶雞 721599）

0 引言

在循環(huán)流化床鍋爐使用過(guò)程中，爐膛排渣溫度可達(dá)900 ℃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(jiǎn)易插板閥及捅渣裝置等附件。由于光管式水冷套沒(méi)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(guò)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(kāi)裂，需要頻繁檢修，維護(hù)強(qiáng)度大。簡(jiǎn)易插板閥體在運(yùn)行過(guò)程中呈暗紅色且經(jīng)常卡死，無(wú)法開(kāi)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(shì)在必行。

1 存在的問(wèn)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(méi)有全部覆蓋。該結(jié)構(gòu)存在以下問(wèn)題。

1.1.1 光管式內(nèi)管

首先，由于水冷套沒(méi)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。

其次，水冷套沒(méi)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(lái)承擔(dān)，因此焊縫容易開(kāi)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(méi)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(jiǎn)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(wú)絕熱結(jié)構(gòu)，因而在高溫渣流通過(guò)時(shí)，受渣流傳熱影響，閥體呈暗紅色，如圖2所示。

長(zhǎng)時(shí)間被高溫?zé)嵩茻y體和閥板產(chǎn)生變形，最終導(dǎo)致閥板無(wú)法動(dòng)作，連接焊縫會(huì)失效開(kāi)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(shuō)明

2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

采用獨(dú)有的全管路“無(wú)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。

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(lái)承受，有效地解決了紅熱渣管焊縫容易開(kāi)裂等耐受力差的問(wèn)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(guò)1 100 ℃，且在高溫下不會(huì)產(chǎn)生熱變形，從而大大延長(zhǎng)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(zhǎng)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(chǎng)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。

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?jī)H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(lái)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(wèn)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(wú)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(wú)渣空間，而不會(huì)因固體顆粒的阻礙使閥板無(wú)法動(dòng)作。閥門(mén)結(jié)構(gòu)和閥板材質(zhì)均能保證閥板開(kāi)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(mén)卡澀問(wèn)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(pán)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(jiǎn)易插板閥漏灰漏煙導(dǎo)致工作環(huán)境極差的問(wèn)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(chǎng)環(huán)境溫度高，焊縫易開(kāi)裂，渣管易磨穿漏渣，閥門(mén)易卡澀堵渣等問(wèn)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(lái)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(méi)出現(xiàn)外表連接焊縫開(kāi)裂和磨穿漏渣漏煙情況；灰渣閥動(dòng)作非常靈活，無(wú)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(lái)看，金屬內(nèi)襯型絕熱渣管和渣閥投用以來(lái)，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(wú)法通過(guò)渣管是否紅熱來(lái)判斷是否已經(jīng)處于運(yùn)行狀態(tài)，建議開(kāi)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(mén)密封效果差。

手動(dòng)捅渣門(mén)采用的是推拉式孔板門(mén)。為方便就地捅渣時(shí)操作，孔板與捅渣門(mén)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(mén)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(yǔ)

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(lái)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。