设备管理新型炉底机械密封装置改造使用

推荐单位：大唐鲁北发电有限责任公司

本文作者：王建业、续鸿

摘要：年习近平总书记提出“双碳”远景目标后，中央又提出“构建以新能源为主体的新型电力系统”。“十四五”及今后一段时期，煤电机组将逐步由电量型向调节性电源转变，煤电机组参与深度调峰的时间将更加频繁，对火电机组的安全稳定运行提出更高的要求，为满足电厂配煤掺烧和深度调峰的要求，大唐鲁北发电有限责任公司2号机组进行炉底水封密封装置改造。本文就改造方案及其改造效果进行了简要阐述。

引言

为了推进节能减排的可持续发展目标，满足国家近期火电厂向调节性电源转变的要求，综合考虑机组经济性、可靠性和运行维护工作量的影响，以及国家对燃煤机组能耗指标的要求，大唐鲁北发电有限责任公司2号锅炉炉底水封改造为新型机械密封装置。

（1）火电站锅炉炉底传统式水封槽简介:

水封密封系统是组成炉底密封的重要设备之一,它由水封插板、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;水封槽的供水来自渣水系统。挡灰板下不插入水封槽中,用于挡住从炉膛掉下的灰渣和焦块,防止其进入水封槽。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斗(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。位于它下部的渣斗高度是固定不变的,渣斗与水冷壁下联箱的相对位置是变化的。锅炉燃烧运行时要求它们之间有一定的水冷壁向下膨胀的间隙,又保证冷风不得从间隙处漏入。所以产生了水封槽装置,传统式水封槽设计装在灰渣斗顶部,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,又保证了胀缩过程中的良好密封。

（2）炉底水封系统主要问题

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,增加了检修难度。且灰粒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。锅炉自投产以来,经过一段时间的运行,炉底水封损坏严重,其主要原因是由于炉底水封水量偏小,循环不畅,排污能力差。

2）由于炉底水封损坏造成锅炉负压波动,燃烧不稳,冷灰斗下部容易积大焦。在锅炉历次大小修中,都对炉底水封系统进行过检修和治理,虽然取得一定的效果,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,因为炉膛燃烧工况实时负压,炉底漏风系数是很高的,大量的冷风浸入降低了燃烧工况，导致了不利于锅炉燃烧效率指标的因素,而且检修维护量大,复杂的冲洗管路和设计复杂的密封形式不利于现场检修维护。

3）炉底水封产生的废水量大，大量炉底水风系统冲洗及捞渣机溢流排放的冷渣水，溢流后进入工业废水处理站。这些废水含有大量细渣、漂珠和灰，与其他工业废水混在一起，将容易处理的其他废水也全部污染，增加了废水处理设施的运行负荷，造成废水难以处理合格，此外大量灰渣的存在还造成废水处理系统及设备的磨损、堵塞等故障。

4）炉底水封运行过程中存在积灰过多，长周期运行时水封内部积灰过多，会导致浸水板变形积压水冷壁。水封槽内悬挂浸水板变形后易产生漏风间隙，大量冷空气抽入炉底直接影响了锅炉内部燃烧工况，导致火焰中心上移，影响机组安全运行。

目前电厂用煤煤质量偏劣，含灰量和含硫量等均较高，容易造成锅炉结焦。因为锅炉频繁掉焦导致#2锅炉的水封槽内侧板破损严重，多处被烧损，被焦块砸损严重，前期水封槽补水困难，无法建立水封，漏风严重。后期随着灰渣堆积，暂时解决了漏风，因水封槽漏水，使水封槽被炙烤干烧，加速损坏。

（1）改造原理

高温非金属软连接的耐高温可达℃,内外不锈钢L金属编网。可以有效的防止硬性金属物质的积压碰撞,渣仓与水冷壁下弓外侧加装的特殊压制的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耐高温非金属密封装置的牢固性和科学更换性。非金属密封装置内部填充高温玻璃棉有效的起到了隔热消震的作用,高质量的纤维织物温棉本身具有吸声、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震动与炉内燃烧的噪音。

（2）主要技术路线

本技术路线是将原水封槽式密封系统拆除（包括水封槽、水封插板、局部浇注料），重新安装新型炉底机械密封装置系统，彻底解决漏风、积灰、废水排放等问题和安全风险。

图1新型炉底机械密封装置系统断面图

图2新型炉底机械密封装置系统安装示意图

新型炉底密封装置须能长期安全运行。新型炉底密封装置的常温许用疲劳寿命取不小于次（疲劳寿命安全系数不小于15）。

新型炉底密封装置在所有运行和事故条件下都能吸收全部连接设备的轴向和径向位移。并且能承受可能发生的最大设计正压和负压加上Pa余量的压力。

新型炉底密封装置密封板起防止介质中粉尘磨损设备的作用，也防止灰尘沉积在新型炉底密封装置沟纹处；该设备采用TPL不锈钢板作为密封板。

新型炉底密封装置材料都能满足承受烟气和空气的高温及烟气的腐蚀和磨损的要求。外部软密封采用氟橡胶玻纤布、不锈钢丝网和硅氟橡胶复合而成，具有耐烟气腐蚀的特性。与高温空气或烟气接触面设有隔热层（防尘套），隔热层既起隔热作用，也起防止烟气中灰尘进入补偿器内部的作用。膨胀节外部测量温度不得大于50℃。

2号炉炉底水封系统改造为新型炉底机械密封装置系统后：第一、新型炉底机械密封装置系统所使用的非金属膨胀节在所有运行和事故条件下都能吸收全部连接设备的轴向和径向位移。并且能承受可能发生的最大设计正压和负压加上Pa余量的压力。即当锅炉突然灭火或送风机全部跳闸，引风机出现瞬间最大出力时，本项目改造范围内的锅炉底部所有密封原件不产生永久变形。

第二、在使用性能方面不需要再进行补水，从密封原理上杜绝了锅炉运行危险因素的存在，只需要运行人员进行巡检，停机后不需要再进行清灰等一系列工作，能够彻底解决漏风问题，因其结构的优点，也不存在积灰的问题，因采用新型炉底机械密封形式，炉管不再受到任何方向的力量，彻底解决了炉管被顶裂的风险，因不再采用水封水，彻底解决了废水外排的问题，而且节约大量的厂用水。

第三、2号炉新型炉底机械密封装置系统于年5月26日正式投入使用，新型炉底密封装置在所有运行和事故条件下都能吸收全部连接设备的轴向和径向位移，并且能承受可能发生的最大设计正压和负压加上Pa余量的压力。膨胀节外部测量温度为35℃。