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火电机组风烟系统挡板、调节门、关断门轴头密封改进方案探讨及泄漏治理措施

发表时间：2021/6/10 来源：《探索科学》2021年4月作者：李宝柱

[导读] 随着我国国民经济的飞速发展，电力需求越来越大，大型火力发电厂中各种风门挡板在锅炉运行及调整中起着至关重要作用。同时风门挡板时常发生的卡涩、泄漏也是火电厂锅炉安全经济运行的一大难题，因此，提高风门挡板运行效率，是实现锅炉燃烧优化调整、减少能耗、降低环境污染节能工作的当务之急。

广东大唐国际潮州发电有限责任公司李宝柱 515723

摘要：随着我国国民经济的飞速发展，电力需求越来越大，大型火力发电厂中各种风门挡板在锅炉运行及调整中起着至关重要作用。同时风门挡板时常发生的卡涩、泄漏也是火电厂锅炉安全经济运行的一大难题，因此，提高风门挡板运行效率，是实现锅炉燃烧优化调整、减少能耗、降低环境污染节能工作的当务之急。
关健词：火电机组；密封改进；治理措施
        某大型发电厂装备4台机组，一期2台机组（2×600MW）锅炉是由哈尔滨锅炉有限责任公司引进三井巴布科克能源公司（Mitsui Babcock Energy Limited）技术生产的超临界参数变压运行直流锅炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。型号为HG-1900/25.4－YM4。
        一期锅炉设计效率94.05%，飞灰可燃物3.35%，排烟温度123℃；以神府烟煤为设计煤种、以山西晋北烟煤为校核煤种进行设计和校核。
        二期锅炉采用哈尔滨锅炉厂HG-3110/26.15-YM3型锅炉，为超超临界变压运行直流锅炉，采用П型布置、单炉膛、一次中间再热、低NOX主燃烧器和高位燃尽风分级燃烧技术、反向双切园燃烧方式，炉膛为内螺纹管垂直上升膜式水冷壁，循环泵启动系统；调温方式除煤/水比外，还采用烟气分配挡板、燃烧器摆动、喷水等方式。锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构。
        四台炉相继投产后，实际燃烧煤种偏离设计煤种较大，对燃烧造成很大的影响，一期锅炉效率虽然能够达到设计值，但锅炉排烟温度始终高于设计值3-4℃，随着燃用塔山煤的增加，飞灰可燃物升高，峰值会达到6-7%，造成锅炉效率下降；另外锅炉存在明显的偏烧，水冷壁局部易超温、再热汽温难于控制、减温水量增加、锅炉结焦、磨煤机烧褐煤印尼煤易爆燃、NOX超标等一系列影响安全、经济、环保的问题无法解决。急需进行系统的燃烧优化调整，实现锅炉精调细调，节能环保的要求，而现实是锅炉风烟系统风门挡板严重漏风、漏灰，不但造成锅炉热损失增加，而且，污染工作环境、大气环境，威胁环保指标和人身健康。
        一、风门挡板现状分析：
        大型燃煤电厂锅炉磨煤机烟风系统各类挡板轴封在机组日常运行中，由于温度很高，热一次风压大，盘根室内盘根在高温状况下迅速变干变脆，每当挡板轴转动或晃动，即造成盘根与挡板轴之间产生很多间隙，在烟风系统热一次风压作用下，烟风从其间隙处流出烟风道外；由于烟风系统热一次风带有灰粉，造成生产现场粉尘四处弥漫，周围环境长期严重积灰，不利电厂创一流文明企业，热风外漏不仅造成烟风挡板关节轴承进灰卡涩，运行中故障频发，无法操作、调整，给安全生产造成严重威胁，而且明显降低了锅炉热效率、经济性下降，企业长期不能节能。
        根据对过热、再热烟气挡板、空预器出入口挡板、热一次风、热二次风、燃尽风、暖风器等等风门挡板的卡涩和漏风严重等问题，我们利用停机机会进行解体检修、测绘分析，深入研究，结合以往的工作经验，得出如下结论：
        1、风门挡板总体框架没有变形。
        2、原挡板风门密封装置设计不合理，造成漏风、漏灰及其严重。
        3、密封装置与挡板轴密封间隙配合不严密，造成挡板轴锈蚀、磨损，盐化腐蚀等，从而出现卡涩现象。
        4、风门挡板轴承由于环境恶劣，轴承大都锈蚀、抱死等，造成风门挡板卡涩不动，至使无法实现锅炉正常燃烧调整。
        5、联动式挡板受力不均，开度异位，频发卡涩，增加调整难度。
        二、设计原理参数的确定：
        针对锅炉磨煤机一、二次风、密封风、热风、冷风烟道阀门、调节阀门轴头密封存在的泄漏大的问题进行了深入分析，提出了解决方案。改进密封结构，增强密封壳体强度，改用新型组合式密封填充材料---即选用耐高温、耐冲击、高弹性的美国进口高碳盘根、镍丝石墨盘根。通过改进，消除了设备存在的泄漏故障。为该电厂锅炉经济、稳定运行，实现安全文明生产，绿色、环保创造条件。
        锅炉热一次风、二次风烟道挡板、风门、调节挡板、风门是电厂锅炉的重要设备，由于先天制造缺限－结构强度不足，设备长时间的腐蚀，填充填料耐温、耐冲击、弹性差等原因。造成热风、冷风烟道阀门、调节阀门泄漏十分严重。泄漏不仅会损失大量冷风，造成能源浪费，还影响环境与安全文明生产。为了彻底解决问题，我们深入分析了造成泄漏的原因，针对问题对原密封结构作了改进(更换原密封填料室、压盖等)。并采用了先进新颖密封材料。通过改造，解决了存在的泄漏问题，提高了设备的可靠性与密封性。促进了电厂安全文明生产。
泄漏原因分析
        锅炉热一次风烟道关断挡板门、调节挡板门是电厂锅炉的关键设备。大多数挡板门的轴头密封上的填料壳体，压盖设备等制造时金属强度严重不足，压盖设计、制造粗糙、不合理，加上长时间高温、灰沙腐蚀。损坏严重。再加上原填充材料耐高温、耐冲击、耐磨损性能差。由于运行中热一次风二次风风烟道阀门、调节阀门的开闭，该密封材料的磨损后发生轴头泄漏。另外传动轴采用滑动轴承支撑，加黄油润滑方式，由于轴承间隙较小且高温因此润滑油很难加入，即便加入也会很快汽化，使轴承润滑不良，导致了传动轴与滑动轴承磨损、轴承间隙增大，轴与轴承不同心。同时传动轴承转动时阀柄对传动轴产生交变截荷，使传动轴跳动，加之轴承间隙的增大，将造成轴在密封室内产生径向跳动，由于原填料回弹性差，这会在传动轴与填料之间形成间隙而发生泄漏。如图－1。这进一步造成填料的磨投破坏，使密封失效。致使风门挡板卡涩、漏风十分严重。

        改进原理：
        针对存在的问题，对原密封结构和密封材料进行了改进，把原密材填料壳体切割掉。从新焊接新结构的填料壳体。为了保证安装的同心度，先把填料壳体放置原填料壳体位置。加入组合密封填料，压紧填料压盖使填料壳体与轴同心。后焊接在热风、冷风烟道上。
        密封材料的选择：
        密封材料的选择至关重要，在这里要求密封材料有较好的密封性能，耐高温性能，抗磨损性能，自润滑性能，高回弹性能，表-1是几种备选材料性能参照表。

结束语
通过在一期机组大修中的改造后，对磨煤机一二次风、密封风漏风进行彻底改造，调节阀门轴头密封进行长期跟踪观察，设备运行良好。通过技术改造既减少了泄漏、实现节能环保，而且，节约了更换风门挡板的大量资金（每台机组达几百万元）。为电厂增收节支，锅炉的燃烧优化调整、安全、经济、稳定运行创造了条件。真正实现文明生产、绿色环保和高质量发展！

三、密封装置最终成行方案
通过对比以上几种常见的密封材料可以发现，阀门石墨盘根与进口高碳盘根在耐高温性能，抗磨损性能，自润滑性能，回弹性能方面均优于传统油浸石棉盘根填料和聚四氟乙烯编织盘根填料。进口高碳编织盘根填料与阀门石墨盘根填料组合－新颖填料是某公司专门用于进口、国产高温、高压阀门的新颖填料，具有很好的回弹性、耐高温性可以及时补偿由于轴向跳动产生的缝隙，而避免由此造成的泄漏。上下用进口高碳编织盘根有很好的回弹性，耐灰沙冲击性，可以长期保证轴头密封不泄漏。