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        循環(huán)流化床鍋爐組裝水冷膜式壁的分析

        2018-06-11 09:43:28歐麗
        科學與財富 2018年14期
        關鍵詞:組裝循環(huán)流化床鍋爐工業(yè)鍋爐

        歐麗

        摘 要:循環(huán)流化床鍋爐是近幾十年發(fā)展起來的新型環(huán)保節(jié)能鍋爐,是一種高效、低污染清潔的燃燒技術,其以煤種適應性廣,高燃燒效率、可以燃用劣質燃料,鍋爐負荷調節(jié)性好,灰渣利于綜合利用等優(yōu)點,在世界范圍內得到了迅速發(fā)展。但隨著其被廣泛應用,循環(huán)流化床鍋爐在設計安裝運行中,也逐漸暴露出了某些問題,如受熱面易磨損、鍋爐易結焦及傳統(tǒng)散裝對流管安裝運輸工程較大,耗時很長,本文就將傳統(tǒng)散裝對流管結構改進設計為水冷膜式壁結構加以分析。

        關鍵詞:組裝 散裝 水冷膜式壁 循環(huán)流化床鍋爐 工業(yè)鍋爐

        傳統(tǒng)散裝水冷壁的使用概況

        循化流化床鍋爐是八十年代發(fā)展起來的新一代燃煤流化床鍋爐,具有高效率和低污染的特點。在爐膛密相區(qū),大量物料被煙氣夾帶到爐膛上部稀相區(qū),經(jīng)過布置于爐膛出口處的分離器,將物料與煙氣分離,并通過一種非機械式密封的回送機構將物料重新送回床內,繼續(xù)燃燒,經(jīng)分離后的高溫煙氣經(jīng)過分離器出口流經(jīng)對流管區(qū),省煤器及空氣預熱器,完成尾部煙氣的換熱,這就是循環(huán)床基本工作原理。

        鑒于煤的此種燃燒方式,為了保證爐膛內物料的停留時間,鍋爐爐膛形式一般做得較常規(guī)層燃或沸騰爐要高。鍋爐的爐膛和對流管區(qū)的管子與外界之間均由耐火磚、保溫磚、紅磚三層組成的重型爐墻,起到密封及絕熱的作用。

        水冷壁是鍋爐的部件之一,由許多爐膛的四周,接受爐膛輻射的熱量。光管水冷壁有普通的無縫鋼管彎制而成,一般是貼近燃燒室墻內壁、互相平行的垂直布置。其主要特點如下:

        1、水冷壁是鍋爐的主要蒸發(fā)受熱面,吸收爐內高溫煙氣和火焰輻射熱,把水加熱蒸發(fā)成飽和蒸汽。

        2、保護爐墻,由于爐墻內表面被水冷壁所遮蓋,爐墻溫度可大大降低,爐墻不會被燒壞。同時,也有利于防止結渣和熔渣對爐墻的侵蝕。

        3、可簡化爐墻,減輕爐墻的重量。

        常規(guī)10T蒸發(fā)量的工業(yè)鍋爐爐膛高度約為8~9米。如此高度尺寸下,鍋爐大多還是在車間生產(chǎn)管子、集箱、鍋筒等零部件,散發(fā)至現(xiàn)場再完成組裝工作。

        因為現(xiàn)場條件的限制,鍋爐的安裝難度較車間生產(chǎn)的難度更大,因此通常散裝至現(xiàn)場安裝的鍋爐整個交付周期都較長,現(xiàn)場工具有限,工人安裝難度加大。

        組裝水冷膜式壁與傳統(tǒng)散裝水冷壁的對比分析

        組裝水冷膜式壁循環(huán)流化床鍋爐采用新型結構,擯棄了傳統(tǒng)的散裝流化床鍋爐的概念,將鍋爐設計制造為組裝的鍋爐,最大限度的在車間將鍋爐爐膛、旋風分離器、對流管束等做成大部件成品組件,最大限度減少現(xiàn)場安裝工作量。同時對鍋爐爐膛、對流管束做出大膽改進,在鍋爐的密封和傳熱等方面取得良好效果。主要結構及改進點如下:

        1.組裝的結構形式

        膜式水冷壁就是把許多根鰭片管沿縱向依次的焊接起來,組成一個整塊的水冷壁受熱面。每一組件的大小按循環(huán)回路管組的要求整焊而成,安裝時組與組間再用焊接密封,使爐膛四周被一層整塊的水冷壁膜片嚴密地包圍起來。

        因鍋爐安裝最大受熱面是鍋爐爐膛和對流管束。本次改進將這兩部分做成整體整裝出廠。爐膛只留有安裝下降管和導汽管的管孔,其余管子、扁鋼和集箱都組焊完成。運輸至現(xiàn)場后就僅安裝外部保溫層和上下水汽聯(lián)管即可。

        對流管區(qū)由鍋爐上下鍋筒和中間的對流受熱面管子組成。常規(guī)的安裝方法需要將上千個管子與鍋筒的插入接頭在安裝現(xiàn)場施焊完成,因現(xiàn)場工裝限制,需要對鍋爐定位及施焊方式提出更高的要求,花費的安裝時間也較長。采用組裝式鍋爐結構以后,鍋爐上下鍋筒及對流管在廠內組焊完成,按標準檢驗合格后才能出廠。并用外部鋼架固定,保持其整體性。大大減少現(xiàn)場施工難度及安裝工期。

        2.圓形爐膛膜式壁

        鍋爐爐膛采用圓形膜式壁形式。膜式壁的形狀為圓形,采用上下環(huán)形集箱之間穿插水冷壁管和膜式壁扁鋼。在制造過程中保持爐膛整的整體性,運輸時出具有一定剛度,省去原先幾屏膜式壁的復雜包裝架。在這種結構下爐膛四周配風均勻,能有效地減少爐膛結焦,有利于爐膛傳熱和保溫,并在爐膛密封上有良好效果,減少爐膛漏風。膜式壁外部的100mm厚硅酸鋁纖維氈能形成良好的保溫,減少散熱損失提高熱效率。

        3.整裝的膜式壁對流管

        通常的流化床鍋爐中,對流管區(qū)外部用重型爐墻的形式:內部為對流管,管外壁爐墻依次為耐火磚、保溫磚、紅磚,以分別起到絕熱、保溫和密封的作用,總厚度達300mm以上,重量數(shù)十噸,安裝砌筑工程較大,耗時很長。而采用膜式壁形式以后,因為膜式壁的密封和絕熱性,外部只需要100mm厚的硅酸鋁纖維氈便能讓鍋爐達到理想的密封和保溫性能。鍋爐的密封性比爐墻形式的更好,漏風系數(shù)更低。也有利于運行過程中的節(jié)能經(jīng)濟性。

        4.對流管整體支撐鋼架結構

        因為鍋筒對流管的特殊結構,它采用立式安裝,臥式運輸。安裝好之后運行過程中還會有膨脹引起的上下鍋筒的相對位移,考慮整體部件的安全性,它的支撐鋼架也在這些方面做出了改進,改進后的支撐鋼架能起到保護對流管的縱向橫向受力,實現(xiàn)支撐、起吊和翻轉功能。安裝完畢后能讓上鍋筒自由膨脹,對流管整體不變形。實現(xiàn)鍋爐對流管的整裝效果。由于光管水冷壁改為膜式水冷壁后,爐墻重量大大降低,對鋼架及基礎的要求也降低,整體鋼耗也有所下降。

        組裝水冷膜式壁的應用前景

        水冷壁是鍋爐的主要受熱面之一,敷設于鍋爐爐膛內壁,由許多鋼管并聯(lián)組成。通常水冷壁分為光管水冷壁和膜式水冷壁兩種,同時,采用膜式水冷壁時,爐墻采用輕型絕熱材料代替了耐火材料,因此膜式壁在現(xiàn)代循環(huán)流化床鍋爐中廣泛應用。

        組裝水冷膜式壁循環(huán)流化床鍋爐的關鍵點在以下幾個方面:

        1.將高大的循環(huán)流化床鍋爐整體設計為組裝形式。幾個大部件在廠內組裝制作,減少現(xiàn)場安裝工作量和周期。

        2.爐膛膜式壁設計為圓形。以有利于鍋爐的密封、爐內流化及安裝運輸。

        3.組裝對流管外部設計為膜式壁結構。以取消重型爐墻結構,在鍋爐對流管區(qū)的密封和保溫問題得到優(yōu)化。

        4.對流管區(qū)采用特殊的外部支撐鋼架。在部件的支撐、翻轉、運輸方面起到保護作用。

        組裝水冷膜式壁提高了鍋爐的密封性,減少了爐墻的材料和重量,有良好的經(jīng)濟效益,但是在工業(yè)鍋爐上其存在的缺點有:①由于增加扁鋼連接光管,使得鋼耗增加,大于光管水冷壁;②工序復雜,焊接工作量增加,工人工時及人工成本增加;③必要時需要添置新的設備,如成排彎管機,膜式壁生產(chǎn)線等,這樣使得投入成本大大增加。但是將光管水冷壁和膜式水冷壁所有成本統(tǒng)計,進行對比,相應性能對比,根據(jù)運行結果測試,結果顯示,膜式水冷壁各方面均優(yōu)于光管水冷壁。同時工業(yè)鍋爐行業(yè)競爭日益激烈,企業(yè)如果沒有自己的特色產(chǎn)品,就很難在市場競爭中求得發(fā)展和生存。因此,膜式水冷壁應用于工業(yè)鍋爐的前景還是非??春玫摹?/p>

        結束語

        膜式水冷壁有著光管水冷壁不能取代的優(yōu)點:結構緊湊,安裝方便,重量降低,成本下降,運行安全、可靠,我們要不斷總結經(jīng)驗,提高膜式水冷壁的質量,使其在工業(yè)鍋爐中能夠廣泛使用。

        參考文獻:

        [1]周強泰《鍋爐原理》[J] .年中國電力出版社出版2009

        [2]林宗虎,徐通模《實用鍋爐手冊》[J] .化學工業(yè)出版社,2009.4

        [3]李紅兵《循環(huán)流化床鍋爐的磨損及預防》[J] .科技情報開發(fā)與經(jīng)濟出版社,2009

        [4]盧嘯風《大型循環(huán)流化床鍋爐設備與運行》[M].中國電力出版社,2006

        [5]倪江明,駱仲泱等《循環(huán)流化床鍋爐理論設計與運行》[J].中國電力出版社,1997

        [6]馮輝,《工業(yè)鍋爐》,1997

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