模塊式微正壓余熱鍋爐全密封結(jié)構(gòu)工藝要點(diǎn)

【摘要】 本文介紹了模塊式微正壓余熱鍋爐的密封點(diǎn)，剖析了爐墻及其他密封點(diǎn)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝要點(diǎn)，闡明了模塊式余熱鍋爐現(xiàn)場(chǎng)氣密試驗(yàn)是制造廠后續(xù)不可或缺的工作，對(duì)模塊式余熱鍋爐的密封設(shè)計(jì)和制造提供了良好的借鑒。

【關(guān)鍵詞】 模塊式；微正壓；余熱鍋爐；全密封；工藝要點(diǎn)

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2018.02.016

The Key Points of the Full Sealing Structure of the Modular

Micro-Positive Pressure HRSG

LIN Yang1，WANG Wei2

（1.Special Equipment Supervision Inspection Institute of Fushun，F(xiàn)ushun 113006，China；

2.Fushun Petroleum Machine Co.，LTD. Fushun 113006，China）

Abstract： This article introduces the sealing point of the modular micro-positive pressure HRSG，analyzes the characteristics and technology points of the furnace wall and other sealing structure，clarifies that it is an indispensable work that the air test of modular HRSG to factory，and it provides a good reference for seal design and manufacture of modular HRSG .

Key words： modular；micro-positive pressure；HRSG；full sealing；key points

模塊式余熱鍋爐雖有工廠化制造程度高、質(zhì)量易于控制、占地面積小、安裝時(shí)間短、適應(yīng)工況多、環(huán)保要求高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、制造安裝方便、檢修便利、操作簡(jiǎn)單、成本低、便于維護(hù)、可長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行、充分利用余熱等優(yōu)勢(shì)，但是，由于進(jìn)出口煙道、過(guò)熱段、蒸發(fā)段、省煤段等各功能模塊的進(jìn)口與出口為敞開(kāi)式，且每個(gè)模塊尺寸很大，工廠化制造無(wú)法逐個(gè)對(duì)非受壓件及整機(jī)進(jìn)行氣密試驗(yàn)。因此，余熱鍋爐的密封試驗(yàn)與檢驗(yàn)不得不在安裝現(xiàn)場(chǎng)來(lái)進(jìn)行。故而安裝后的模塊式余熱鍋爐全密封工序是制造廠工作的延續(xù)，而不應(yīng)視為不合格的產(chǎn)品。

非受壓件質(zhì)量控制低于受壓件，其檢驗(yàn)與試驗(yàn)往往在制造廠內(nèi)容易被忽視，因此，余熱鍋爐全密封問(wèn)題得不到重視。微正壓鍋爐比負(fù)壓鍋爐更容易暴露出漏氣的問(wèn)題，故而，模塊式微正壓余熱鍋爐全密封結(jié)構(gòu)與制造工藝要點(diǎn)的實(shí)施顯的更為重要。

1 概述

多工況脫硝脫硫一體化余熱鍋爐是某石化公司“220萬(wàn)噸/年催化裂解裝置”的配套設(shè)備。該設(shè)備生產(chǎn)工況是吸收上游催化裝置排放的溫度高、流速快的再生煙氣進(jìn)行熱交換，加熱水并經(jīng)過(guò)熱油漿蒸汽發(fā)生器、外取熱器產(chǎn)生的飽和蒸汽，生產(chǎn)出具有420℃、壓力為3.9MPa的過(guò)熱蒸汽。過(guò)熱蒸汽并入管網(wǎng)用于推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電或輸送給其他裝置使用。在整個(gè)催化裝置中該設(shè)備是生產(chǎn)環(huán)節(jié)不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備，又是余熱回收利用的節(jié)能設(shè)備。

1.1 工藝技術(shù)

煙氣由進(jìn)口煙道開(kāi)始到過(guò)熱器進(jìn)行高溫?zé)峤粨Q，煙溫由540℃降至400℃，而后進(jìn)入1#蒸發(fā)器進(jìn)行再次熱交換，煙溫由400℃降至340℃，此時(shí)煙氣將進(jìn)入脫硝設(shè)備，進(jìn)行脫氨處理，脫硝后的溫度仍為340℃，再進(jìn)入余熱鍋爐的2#、3#蒸發(fā)器，煙溫由340℃降至265℃。然后進(jìn)入省煤器，煙溫降至160℃排入煙囪。

主要部件均為模塊化結(jié)構(gòu)，順煙氣流向呈“π”形布置，為微正壓余熱鍋爐；性能指標(biāo)如下：①煙氣流量：311160Nm3/h；②給水溫度：133℃；③煙氣入口壓力：0.11MPa；④過(guò)熱蒸汽壓力：3.9MPa；⑤過(guò)熱蒸汽出口溫度：420℃；⑥過(guò)熱蒸汽量：85.5T/h；⑦自產(chǎn)蒸汽量：43.5T/h；⑧換熱管表面積灰：自動(dòng)清除；⑨外供水溫度：200℃。

1.2 余熱鍋爐總結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）

1-分流煙道；2-進(jìn)口煙道；3-過(guò)熱器；4-過(guò)渡煙道；5-1#蒸發(fā)器；6-脫硝裝置；7-2#蒸發(fā)器；8-省煤器；9-出口煙道；10-脫硫裝置；11-汽包；12-除鹽水加熱器；13-煙氣進(jìn)口控制蝶閥；14-、煙氣分流控制蝶閥1；15-煙氣分流控制蝶閥2；16-脫硝控制蝶閥1；17-脫硝控制蝶閥2；18-煙囪

2 各模塊泄露點(diǎn)分析

從附表中可以看出，在結(jié)構(gòu)尺寸上來(lái)看，每一個(gè)模塊結(jié)構(gòu)尺寸均較大，且耐火襯里的厚度為100mm至250mm，作為整體爐墻施工后再進(jìn)行耐火襯里翻轉(zhuǎn)水平施工容易造成鋼結(jié)構(gòu)變形，從而造成耐火襯里龜裂或脫落，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

在結(jié)構(gòu)功能上來(lái)看，蒸發(fā)器兩側(cè)爐墻起到對(duì)上下鍋筒的支撐作用，而過(guò)熱器和省煤器均有管程的進(jìn)出口穿墻接管。因此，無(wú)法在四面爐墻整體制造完成后安裝受壓換熱整體部件，也沒(méi)有在整體爐墻制作完成后，在爐墻內(nèi)部逐一安裝換熱元件的工藝可能。

由上述兩個(gè)因素決定了該種形式的模塊式余熱鍋爐爐墻只能為分體制造。因此，爐墻的分體制作并組裝的工藝方式也給爐墻的密封留下了不利的因素。

3 密封結(jié)構(gòu)工藝要點(diǎn)

3.1 爐墻組合處泄露

1）從圖2可以看出，填充耐火襯里一和耐火襯里二之間的間隙是纖維氈，鋼板在其端部有25毫米的搭接重疊，用以阻擋煙氣可能從該縫隙流出。由于其搭接處無(wú)法施焊，因此，在其對(duì)應(yīng)的外部如圖2中“組對(duì)焊接處A”給予密封焊接，且焊接后亦不能進(jìn)行煤油滲漏試驗(yàn)，該處是否實(shí)現(xiàn)了全密封焊接的驗(yàn)證留給了現(xiàn)場(chǎng)安裝完成后的氣密試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)和再次修補(bǔ)。

在焊接的過(guò)程中，用于加強(qiáng)爐墻壁板強(qiáng)度的槽鋼高度阻止了“組對(duì)焊接處A”的部分密封焊接，無(wú)法施焊，見(jiàn)圖3。如果該處沒(méi)有焊接，也就沒(méi)有起到“組對(duì)焊接處A”的全密封焊。如果該處的纖維氈填充不良或耐火襯里組對(duì)的間隙過(guò)大，均有可能通過(guò)圖3中“間隙B處”再經(jīng)過(guò)加強(qiáng)槽鋼與壁板的斷續(xù)焊的間隙中漏煙，造成質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)。

杜絕該問(wèn)題發(fā)生的方法一是：在槽鋼的端部組對(duì)前實(shí)施密封焊接，阻止煙氣泄露的通道；方法二是：槽鋼與壁板的斷續(xù)焊接改為連續(xù)密封焊接，也可以阻止煙氣通過(guò)該間隙溢出，但是，一般的設(shè)計(jì)均要考慮焊接成本和對(duì)爐墻的焊接變形的影響，斷續(xù)焊接是常規(guī)的選擇。

2）從圖4可以看出，壁板與型材之間搭接25毫米，并且為連續(xù)單面焊。如果該處漏煙是因?yàn)闆](méi)有實(shí)施連續(xù)密封焊接，有漏焊的現(xiàn)象發(fā)生。在爐墻烘爐后出現(xiàn)龜裂，煙氣通過(guò)龜裂的爐墻間隙到達(dá)漏焊處，再通過(guò)壁板與型材的間隙而溢出。杜絕煙氣泄露的方法是：增加煤油滲漏檢查，實(shí)現(xiàn)拼板處全密封焊接。

3.2 鍋筒處密封

1）鍋筒與爐墻設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。在鍋筒的端部增加充填了纖維氈的保溫箱，一是阻止鍋筒端部的過(guò)熱表面對(duì)人員的傷害；二是填充了纖維氈防止煙氣泄露。如圖3中的“間隙B處”在鍋筒與爐墻保溫箱處也同樣存在泄露的可能，因此，在槽鋼的端部組對(duì)前實(shí)施密封焊接，阻止煙氣泄露的通道是勢(shì)在必行的。

2）固定鍋筒于底爐墻之上的附件還有鍋筒緊固帶。在鋼帶兩端焊接鋼筋，并在端部加固螺紋。在鍋筒定位后，將鍋筒鋼帶覆蓋于鍋筒上，兩端的鋼筋螺紋頭穿過(guò)底爐墻，并用螺栓緊固。固定鍋筒后，開(kāi)始組對(duì)翅片管。而螺栓孔穿透了爐墻，爐膛與外界相通，應(yīng)該對(duì)螺栓孔位置實(shí)施密封焊，否則也將造成漏煙的質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)。本設(shè)備有1#、2#、3#蒸發(fā)器，合計(jì)六個(gè)鍋筒端部緊固帶，十二處螺栓孔密封焊應(yīng)在制造廠廠內(nèi)完成。

3）鍋筒熱膨脹密封。往往負(fù)壓鍋爐在鍋筒處采用非金屬柔性布袋，而正壓鍋爐由于高溫?zé)煔饪赡芟蛲饬鲃?dòng)，非金屬布袋不適合高溫?zé)煔獾臈l件，而且要考慮煙氣泄露的可能，因此，采用金屬方形內(nèi)凹式膨脹節(jié)的加以密封，達(dá)到補(bǔ)償熱膨脹量、解決外部空間受限、外部維修方便、節(jié)省空間等目的。

3.3 吹灰器開(kāi)孔

制造廠外購(gòu)吹灰器的安裝一般均由吹灰器廠家到現(xiàn)場(chǎng)安裝，制造廠依據(jù)雙方技術(shù)交流后為吹灰器廠家預(yù)留法蘭開(kāi)孔，吹灰器廠家在安裝吹灰器完成后，應(yīng)從方形檢修孔進(jìn)入到余熱鍋爐內(nèi)部，并用纖維氈封堵?tīng)t墻開(kāi)孔與吹灰器外壁之間的間隙，防止漏煙。

3.4 穿墻管

在過(guò)熱器、省煤器聯(lián)箱進(jìn)出口等穿墻管處焊接有膨脹節(jié)，并在膨脹節(jié)中填充了纖維氈，并在膨脹節(jié)的外端給予密封焊接，保障穿墻管在熱膨脹情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)該處的密封。

3.5 方形檢修人孔

方形檢修人孔一般為鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)填充耐火材料如爐墻功能，但是方形檢修人孔的面板厚度決定了其剛度，同時(shí)螺栓的大小及周邊布置數(shù)量決定了其良好的密封性。因此，合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)是保障該部位密封的基礎(chǔ)。

柔性石墨高強(qiáng)復(fù)合墊或雙面膠石棉編織帶替代石棉墊片，防止因使用工況不匹配而使石棉墊片失性造成漏煙。特別是在幾次開(kāi)啟、檢修、安裝關(guān)閉之后，其使用性能沒(méi)有柔性石墨高強(qiáng)度復(fù)合墊或雙面膠石棉編織帶好。

3.6 模塊結(jié)合面的定位銷(xiāo)、螺栓孔、螺栓與螺母結(jié)合處

模塊之間預(yù)組裝，配鉆定位銷(xiāo)和螺栓孔現(xiàn)場(chǎng)組裝后密封焊；上下兩個(gè)模塊之間的結(jié)合面粘接上耐高溫纖維氈，并壓實(shí)；經(jīng)過(guò)組對(duì)后，各個(gè)定位銷(xiāo)和螺栓全部安裝完成后，結(jié)合面全部密封焊；定位銷(xiāo)、螺栓和螺母與法蘭緊固的上下面結(jié)合處要密封焊；螺母與螺栓絲扣處密封焊。

4 檢驗(yàn)與試驗(yàn)

整臺(tái)余熱鍋爐全部安裝完成后首先要進(jìn)行內(nèi)檢，對(duì)可能出現(xiàn)的內(nèi)部墻體纖維氈垂直填充位置、模塊間水平填充位置進(jìn)行檢查，如未達(dá)到要求進(jìn)行再次填充壓實(shí)。

其次進(jìn)行氣密試驗(yàn)，對(duì)上述各個(gè)密封點(diǎn)進(jìn)行全面的檢查。一是通過(guò)目視、聲音評(píng)判、手感檢驗(yàn)等方式，在0.05MPa至0.11MPa的風(fēng)壓供風(fēng)條件下檢查各個(gè)漏氣點(diǎn)，并做好標(biāo)識(shí)與記錄；二是用肥皂水噴涂的方式，對(duì)可能的部位進(jìn)行檢查，觀察漏氣點(diǎn)，并做好標(biāo)識(shí)與記錄。待所有檢查的漏氣點(diǎn)經(jīng)過(guò)補(bǔ)焊后再進(jìn)行一次氣密試驗(yàn)，檢查方法如上。一般情況下，經(jīng)過(guò)三次氣密試驗(yàn)的檢驗(yàn)與返修，外部的漏氣點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)完全地消除。

所有安裝檢驗(yàn)工作結(jié)束后，要開(kāi)展整體烘爐工序，用于對(duì)余熱鍋爐爐墻耐火襯里的烘爐作業(yè)，此時(shí)的作業(yè)按照烘爐加溫曲線要求進(jìn)行。因此，該工序也是進(jìn)一步驗(yàn)證模塊式微正壓余熱鍋爐在逐漸升溫的條件下是否有漏氣現(xiàn)象的一個(gè)高溫試驗(yàn)。

5 返修工藝方案

在余熱鍋爐各個(gè)模塊及梯子、平臺(tái)、管線、附件等安裝完成后所進(jìn)行的氣密試驗(yàn)中，可能出現(xiàn)部分漏氣的現(xiàn)象。對(duì)此，采取以下幾種方案加以修復(fù)補(bǔ)漏。

1）對(duì)漏點(diǎn)補(bǔ)焊：經(jīng)過(guò)氣密試驗(yàn)后所標(biāo)識(shí)出來(lái)的漏點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)焊；

2）加強(qiáng)槽鋼的切割，加強(qiáng)槽鋼端部封堵焊接；

3）帶氣補(bǔ)漏：一是用沖錐將點(diǎn)狀漏氣點(diǎn)周?chē)慕饘俅反颍畛涞铰c(diǎn)位置封堵漏點(diǎn)，之后對(duì)該泄露點(diǎn)實(shí)施焊接，完成點(diǎn)狀泄露點(diǎn)密封；二是將退火后軟化的鐵絲捶打成斷面為椎狀，按照漏點(diǎn)長(zhǎng)度切斷，并敲打填充到漏縫處，直至將漏氣控制在可以施焊的條件，之后對(duì)該條狀泄露點(diǎn)實(shí)施焊接，完成條狀泄露點(diǎn)密封。

6 結(jié)語(yǔ)

高溫?zé)煔庑孤恫坏讓?duì)爐壁的鋼材產(chǎn)生高溫氧化腐蝕、降低強(qiáng)度，危害余熱鍋爐運(yùn)行安全，而且高溫?zé)煔庵泻卸趸颉⒍趸嫉扔泻怏w，對(duì)檢驗(yàn)檢修巡檢人員容易產(chǎn)生人身傷害和環(huán)境污染，同時(shí)漏煙量過(guò)大易改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù)，影響換熱效果。所以無(wú)論是微正壓余熱鍋爐還是負(fù)壓余熱鍋爐，全密封結(jié)構(gòu)與制造工藝要點(diǎn)的實(shí)施是不可或缺的。

本文通過(guò)對(duì)模塊式微正壓余熱鍋爐全密封結(jié)構(gòu)工藝要點(diǎn)的分析，闡明了模塊式余熱鍋爐爐墻漏氣工序檢驗(yàn)與檢修是制造廠工作的延續(xù)，而不應(yīng)視為不合格的產(chǎn)品，同時(shí)指出非受壓件爐墻密封質(zhì)量也是整體設(shè)備的重要部分，應(yīng)引起工廠制造過(guò)程中高度重視，對(duì)模塊式余熱鍋爐的全密封設(shè)計(jì)和制造具有良好的借鑒意義。

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