炉底漏风综合改造治理(山东龙源电力工程公司)

电站锅炉2014年节能-技改项目300-1000MW燃煤电站锅炉节能-技改项目推广
火力电站燃煤锅炉
炉底密封改造-漏风治理
山东龙源电力工程有限公司
Ji'nan Longyuan Electric Power Engineering Co. Ltd.
设计制造安装调试
目录
一、前言 (1)
二、原理 (2)
三、改造 (4)
四、背景.; (5)
五、原理 (6)
六、对比 (7)
七、原因 (10)
八、措施 (11)
九、应用 (13)
十总结............. .. (13)
前言
一、电站燃煤锅炉当前国际设计方式通常是悬吊式钢架设计，（炉底传统式水封槽设计结构）普遍存在大量漏风、负压吸风的现象.
二、炉底漏风的危害
1、直接影响锅炉内部火焰燃烧状况。

导致火焰燃烧中心上移、锅炉排烟温度升高
2、因火焰上移或偏斜影响燃烧效率导致飞灰可燃物及大渣含量增高
3、炉膛负压控制不稳极易导致引风机处理增大、电机电流增大等一系列电耗增高不利因素.严重时导致锅炉运行灭火。

三、为了提高锅炉热效率，做到节能减排及降低电耗，确保煤质充分燃烧，降低排烟温度，我公司联合电站技术专业人员结合近三十年的设备检修实践经验与山东、上海及省电科院燃烧专家共同摸索研发，成功推出125-1000mw火电锅炉-炉底漏风治理改造节能-科技项目
原理
一、电站锅炉-炉底传统式水封槽简介：
水封密封系统是组成锅炉底部水冷壁与渣机密封的重要部位之一，它由水封上下插板、挡灰网及水封槽3部分组成。

水封插板和挡灰板安装位整圈一体式。

其上部与水冷壁联箱下的焊接筋板以螺栓连接。

水封插板下部插入水封槽的密封水中，随水冷壁向下膨胀而移动；水封槽的供水来自工业水系统。

密封板随锅炉热态下移膨胀时插入水封槽中，用于密封外部冷风进入负压运行的炉膛内部。

水封槽的作用是保持炉膛下部动静结合处的严密性，防止冷空气漏入导致燃烧工况不稳定带来的一系列的不利因素。

因为火电锅炉设计的受热面交换水冷壁排是悬吊于渣井（干湿捞渣机）上部，它的高度随着锅炉温度的变化而发生热胀冷缩。

位于它下部的渣机高度是固定不变的，渣机与水冷壁下联箱的相对位置是变化的。

锅炉热态运行时要求它们之间有一定的水冷壁下膨胀间隙，从而保证冷风不得从密封间隙处漏入。

所以产生了水封槽装置，传统式水封槽设计装在渣斗（井）顶部，水冷壁下联箱下部焊接一定长度的不锈钢板作为悬挂密封板，并插入水封槽的水中。

悬挂密封板随锅炉热态膨胀量的产生上下位移，但始终不会离开水面，这就一方面保证了水冷壁的胀缩自由，又保证了热态膨胀与冷态复位过程中的良好密封。

二、传统式水封槽设计存在缺陷：
1、由于水封供水设计上采用渣水系统循环，水中携带大量的灰
粒，不仅严重磨损管路和阀门，使管路经常出现跑冒滴漏；还使阀门消缺时系统隔离不严，渣井内部的浇注料内壁安装的挡渣网也无法完全隔离掉落的炉渣，这样既增加了检修工人难度。

且灰粒或掉落的灰渣沉积在水封槽及供水管路中，造成堵灰，使水封槽局部断水和水封供水量严重不足，消弱了水封密封水的应有作用。

很多电厂锅炉自投产以来，经过一段时间的运行后炉底水封损坏严重，其主要原因是由于炉底水封内部水量偏小循环不畅、排污能力差。

另一方面就是水封槽内积渣导致形不成水面密封。

严重时会导致密封板在积满灰渣的槽内变型或拉裂水冷壁鳍片引起炉管泄露。

2、由于炉底水封损坏在成锅炉负压波动，燃烧不稳，渣井下部容易积大焦。

在每次机组大小修中，各个电厂都对炉底水封系统进行过检修和清理灰渣，虽然暂时有效果，但是没有从根本上解决问题。

再者水封槽内的积灰积渣导致的悬挂密封板歪斜后的漏风、见火焰现象，因炉膛燃烧工况时是负压，炉底漏风系数是非常高，大量的冷风浸入炉膛内从而降低了燃烧工况导致了不利于锅炉燃烧效率指标的因素，而且复杂的水封冲洗管路的导致检修维护量大，不利于现场检修维护。

改造
会同电科院创新改造
技术改造节能、降耗、稳燃文明环保、减少检修量
德国进口GEOG-60材质的密封方式替代了火电站锅炉-炉底金属水封槽，已在欧洲等工业发达的国家普遍替代及新机组安装降低了炉膛漏风率。

稳
定了锅炉火焰的中心燃
烧。

避免漏风率增高后
导致的干扰炉内燃烧工
况及燃烧火焰上移导致
的排烟温度高、锅炉效
率下降等现象
密封改造后杜绝了工业
水供回管路及渣水四溢
的现场缺陷，锅炉炉底
管路布置简单美观，减
少了检修工作量，为文
明生产及设备环保刷新
了局面
背景
我国自70年代125-300MW机组投产后的锅炉-炉底水封槽漏风严重，火焰中心因炉底漏风导致上移、排烟温度增高、锅炉燃烧指标效率下降，各地电力研究院及设计院分析原因总结与水封槽设计密封不合理而导致炉底进冷风因素有着重要关系，但是传统设计的水封槽概念总是无法科学合理的改进，而且国内三大锅炉厂为了设计制造方便而且成本低廉，沿袭着国外60年代的水封槽理念，也就导致了国内锅炉效率及指标居高不下局面。

上世纪90年代国内南方燃煤电厂曾试图将125MW机组锅炉炉底水封槽改为了不锈钢矩形波纹补偿器。

但投入运行后发现问题存在较多，首先金属补偿器对锅炉垂挂下移的补偿量无法全部吸收；第二金属补偿器的自身缺陷存在径向补偿量不够，导致焊接口开裂。

严重者甚至拉裂水冷壁焊口。

当时的非金属材料设计及生产达不到相关的安全参数而且德、美、意、日本、法国等国家已经逐步将刚性的金属水封槽逐步由高温非金属材料代替。

本世纪2008年由德国Geog aor.nc industrial group工业集团设计的非金属高温密封连接在台湾及日本的300mw以上机组开始广泛运用后我国也陆续开始了技术改造及替代。

原理
德国Geog aor.nc industrial group GE-T60材质高温非金属密封的耐高温可达1840℃，内外不锈钢316L金属编网。

可以有效的方式硬性金属物质的积压碰撞，渣井与水冷壁下弓外侧加装的特殊轧制的（材质316L）不锈钢上下双向导流板利用错剪原理起到了迷宫式密封完全杜绝了在空气及杂物质的浸入。

法兰式框架可以有效的固定GE-T60耐高温密封装置的牢固性和科学更换性。

密封装置内部填充进口高温玻璃棉有效的起到了隔热消震的作用，高质量的密封装置本身具有吸声、隔绝震动传递的功能，能有效地减小锅炉因点火启动产生的热膨胀引起的震动与炉内燃烧的噪音。

耐高温密封材料组成：进口聚乙烯复合膜3.0mm
苯基乙烯基夹丝布6.0mm
保温层：316L双面不锈钢网、高硅氧布2层 3.0mm 、斯克宁高温玻璃棉200mm
对比
一、传统水封槽的弊端：
锅炉底部的水封插板悬挂板浸泡在水中，从而保持炉膛密闭性。

因锅炉辐射热的作用会消耗水。

运行时必须通过不间断的补充水量来维持额定的密封水位与水温。

每年消耗工业水量≧110T，而且炉底管路布置复杂，跑冒滴漏现象影响文明生产不利于节能降耗。

二、传统式水封槽与捞渣机安装设计的弊端
（干、湿式）捞渣机除渣方式结构比较简单，冷灰斗连接在水冷壁下联箱上，与水冷壁下联箱一同膨胀，灰斗下部排渣口插入捞渣机水室中，形成水封。

高温的灰渣落入水中立即碎裂，由旋转的螺旋绞龙捞出，排至灰沟
三、原设计密封机构
很多电厂的捞渣机排渣投运后即发生冷灰斗与下联箱密封处开裂现象。

国内北方某电厂300MW机组在投运后的第1个小修周期中，经清除冷灰斗与下联箱连接处进行检查，发现冷灰斗与下联箱连接密封的四周所有焊缝均开裂，密封钢板变形、烧损及腐蚀严重。

初认为是焊接强度和焊接质量不好造成的拉裂，进行了更换钢板和重新加强焊接。

更换后投运不到一段时间发现该部位再次发生开裂；运行6个月后，严重部位已从炉外看见炉内火光，启停炉过程中大量未点燃的重油从裂缝中溅出。

在机组停运大修中，再次将该部位的耐火塑料全部清除，检查发现开裂现象极为严重，全部四周密封钢板均烧损、腐蚀变形，所有焊缝均裂开，最大裂缝达30mm，因漏风还造成了下联箱局部筒壁磨损。

再次进行修复后，依然发生拉裂问题。

冷灰斗与水冷壁下联箱连接密封处的拉裂，造成该处向内漏风，向外漏水、油及灰渣等，严重影响文明生产，威胁人身设备安全。

原因
发生拉裂的原因：
根据对原设计密封和连接方式的研究和分析，在运行工况下，锅炉水冷壁下联箱因温度升高，要发生膨胀，根据温度和联箱的长度计算，其沿炉宽度方向上的膨胀量约为40mm，而在运行中渣井的膨胀量位移量却很小，所以造成了该处的拉裂。

因此，拉裂的原因不是由于焊接强度不够或焊接质量不好，而是由于水冷壁联箱与渣井的膨胀位移而造成的。

《措施》
一根据原因分析，采取双板活式密封结构
双
板
活
式
密
封
机
构
密封由两块板构成，下密封板焊在灰斗上，上密封板焊在下联箱上，两板之间为活动式结构，这样保证了联箱和灰斗都能独自进行膨胀和位移。

在灰斗外部采用密封堵塞结构进行密封
外
部
填
塞
密
封
结
构
二、方案：
该厂在机组大修中按我们提供的上述方案进行了实施：将渣井原传统水封板的密封连接处清除后割除原密封板，安装新密封结构，经投入运行后的3～4年运行实践，再未发生该部位的水冷壁拉裂现象，而且排烟温度有效降低4-7度，锅炉热效率提供7%，各项锅炉性能指标均取得了满意的效果。

运行应用案例
一、锅炉运行中的炉底漏风基本现象:
* 现象1:锅炉汽水分离器中间点温度（中间点过热度），水冷壁螺旋管壁温度及垂直管壁温度急剧下降。

* 现象2：主、再热蒸汽温度上升，再热汽温上升尤甚，各减温水流量增大，可能来过、再热蒸汽超温报警。

* 现象3：炉膛出口后沿程烟温升高，热一、二次风温上升，排烟温度升高，引风机电流不正常增大。

* 现象4：炉内燃烧不稳，炉膛负压波动增大，集控室火焰电视闪烁。

* 现象5：锅炉渣斗处有空气被抽吸的声音，排烟温度持续升高、减温水投入量趋势增大。

二、原因
炉底水封槽水位变化，且炉底水封被破坏（水封槽积灰导致缺水）
三、紧急处理方案
（1）：立即将机组运行方式切为手动，派专人负责控制给水，手动调整给水流量维持中间点过热度在0～10℃，并做好锅炉转湿态的准备，防止汽水分离器水位高而锅炉MFT动作。

（2）：根据蒸汽温度以及减温水调门开度情况切除上层制粉系统，投入启动油枪或点火油枪稳燃。

并适当调整上下层给煤机出力，尽量减小炉膛火焰中心位置的抬高程度，确保主、再热器温在正常范围。

（3）：将引风机自动切为手动，控制炉膛压力200～400Pa，以减小炉底抽入的冷风。

（4）：就地检查炉底水封情况，开大补水恢复水封或人工停炉清理水封槽内部积灰，在快恢复水封时，应减小补水并用通讯工具回报值长或机组长，以防止水封突然恢复炉膛火焰中心位置下移水冷壁温度突升，导致螺旋水冷壁温或汽水分离器蒸汽温度超限锅炉MFT动作。

（5）：水封清理恢复水位密封后，汽水分离器过热度，螺旋管壁金属温度将快速上升，主、再热蒸汽温度快速下降，炉膛压力下降，此时负责给水监视的人员应立即加大给水，控制住水冷壁金属温度及汽水分离器蒸汽温度，手动全关减温水调门防止蒸汽温度下降过低过快，待温度回升再根据温度上升趋势开大减温水调门，控制蒸汽温度正常后投入减温水调门自动。

（6）：调整引风机出力，维持炉膛负压在正常范围后投自动。

执行其他操作恢复机组正常方式运行。

四、注意事项：
l 此事故需至少4人完成，分别进行给水，减温水，燃烧系统控制以及就地炉底补水的工作，4人应分工明确，加强联系，相互配合。

l 机组切手动后汽轮机调门不要关小，以降低主汽压力使汽水分离器处蒸汽饱和温度减小，对维持锅炉干态运行有利。

l 处理此事故对给水控制人员技术水平有较高的要求，应指定有丰富经验的人员专门负责。

总结
采用合理的炉底密封设计结构，既保证水冷壁下联箱与渣井（斗）之间的相对膨胀位移，又解决了渣井（斗）与水冷壁下联箱密封部位频繁发生拉裂的隐患及漏冷风现象。

对于锅炉其它相关部位还存在的膨胀与密封问题，是值得借鉴的实践经验。