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余热锅炉的炉墙所起到的作用以及必须满足的要求

发布日期: 2019-04-27 15:17:16    阅读量(1298)    作者:刘梓明

锅炉的炉墙是锅炉的隔绝外壳,起着绝热和密封的作用,形成烟气的通道,并构成了燃烧室和烟道等的外形。炉墙是用耐火和保温材料所砌筑或敷设的锅炉外壳,炉墙的作用归纳起来有三点,主要是防漏、耐火保温和组成烟气通道。

(1) 防漏作用。

首先,炉墙应具有密封功能,应该防止正压运行的炉内烟气外泄,以免威胁运行人员的安全和影响环境卫生,同时防止负压运行时,外界的冷空气漏入炉膛和烟道,降低锅炉的经济性。

防止外界的冷空气漏入炉内。锅炉在施工和运行中会产生缝隙,负压运行时,内外压差使冷空气漏入炉膛和烟道,从而使锅炉效率下降,影响锅炉的经济运行;防止高温烟气漏出炉外。由于燃烧的不稳定,即使负压锅炉,有时炉内也会出现正压现象,这时就会产生高温烟气漏出炉外,使热量散失,从而使锅炉散热损失增加,高温烟气的外漏还会危及工作人员的安全,破坏环境卫生。对于微正压燃烧的锅炉,特别是燃油燃气锅炉,防止高温烟气外漏具有更重要的意义。为了达到防漏作用,最外壳的金属密封设计是必不可少的。

(2) 耐火保温。

热量由高温向低温传递,为了防止热量从锅炉设备受热面向外散失,就需要对这些部件进行耐火保温,特别是炉膛温度比较高,直接敷设保温层是不可能的,必须先敷设耐火材料,必要时还要增加隔热层,然后再敷设保温层,才能减少锅炉的散热损失,提高锅炉的热效率,降低炉墙表面的温度,改善工作人员的劳动条件。炉墙的绝热功能,有助于保持锅炉中高温燃烧和强烈的传热过程。

(3) 组成烟气通道。

炉墙和受热面有机的结合,使烟气沿一定的通道流程流动,完成热交换过程,要求烟气流动通道尽量避免死角、过多的拐弯和急剧的截面变化,改善烟气受热面冲刷的均匀性。

为了保证炉墙的上述作用,炉墙必须满足以下要求:

(1) 耐热性。

锅炉炉墙长期承受燃烧室内火焰或高温烟气流的辐射和冲刷,在某些情况下,还可能有熔渣附在炉墙内壁上,所以炉墙内壁的温度是很高的,如:装有光管水冷壁保护的燃烧室炉墙,视燃烧方式和相对节距不同,其内壁温度约为(400〜800)℃;而无水冷壁保护的过热器处炉墙,其内壁高达1000℃左右;对于无水冷壁保护的燃烧室炉墙的温度就更高了。容量较小的锅炉,由于水冷壁一般采用光管结构,所以炉墙的耐热性尤为重要,即使对于大容量高参数锅炉,虽然广泛采用了膜式水冷壁、膜式顶棚和膜式包覆受热面,使炉墙内壁温度降低到较低的水平(一般略高于锅炉运行压力下的饱和温度)。然而仍有局部炉墙承受着较高的温度,如燃烧器的喷口部位,燃用劣质煤需保证稳燃而设置卫燃带的炉墙,液态排渣所要求的暖炉底炉墙,以及门孔炉墙等。所有这些部位的炉墙仍要求有高的耐热性。

(2) 保温性。

炉墙保温性的好坏直接关系到锅炉运行的经济性,保温的优劣用散热损失的来表征,散热损失在高参数大容量电站锅炉中数值不大,大约为0.3%左右,但其绝对值是很可观的,因此对炉墙设计应给予高度重视。目前,随着锅炉设计技术的提高、保温性能好的材料不断涌现,加之施工工艺的改进,散热损失可进一步降低,如1000t/h锅炉散热损失仅为0.18%。对余热锅炉而言,特别是利用纯低温烟气余热时,散热损失会造成可利用热量的减少,要提高余热锅炉的利用效率,只有减少的数值,因此这项散热损失的大小对余热锅炉热效率的影响不能低估,应重视余热锅炉保温隔热设计,尽量减小。

为了达到炉墙保温的要求,炉墙热力计算主要指标参见表1。

表1 炉墙热力计算主要指标

(3) 严密性。

锅炉的严密性可用漏风系数来表示,处于各种不同流程处的漏风系数Δa的值是不同的。对于微正压燃烧的燃油燃气锅炉和近代大容量锅炉,Δa=0的设计是必须做到的,这通常通过金属密封来实现。一般负压运行的锅炉,如漏进冷空气时将会影响锅炉燃烧,降低锅炉效率,促成炉内结渣,并使引风机电耗增大;对于正压运行的锅炉,如果炉墙不严密,将喷出高温烟气,不仅增加了热损失和恶化了卫生条件,还要引起人身和设备事故,所以炉墙必须具有足够的密封性。

(4) 抗熔渣和防磨损。

锅炉炉墙经常受到熔渣的粘附和侵蚀,所以要求炉墙有足够的抗熔渣性能,此外为了保证在烟气中集箱的安全运行,国内在设计中往往要求集箱有可靠的保温层,所以该处耐火材料应具有防磨损的要求。

(5)其他要求

①炉墙应有足够的机械强度,以便承受墙体自重和外界振动的影响。

②炉墙需要设计合理的膨胀结构,以适应锅炉本体和炉墙本身受热后的膨胀影响。

③炉墙还要求重量轻、结构简单、施工方便、价格低廉和便于维修。耐高温材料的绝热性能往往较差,且重度较大;而绝热性能好的材料往往不耐高温。因此,炉墙结构通常做成三层,内层为耐热层(耐火层),由耐火材料叠砌(或浇制);中层为隔热层(绝热层),由隔热性能很好的保温材料制成;外壁为密封材料制成的密封层。也有的在外壁加设薄钢板制成的密封护板,以增加炉墙的密封性且较整齐美观。

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