余热锅炉高温区内保温结构优化研究

季春华

（江苏东九重工股份有限公司技术中心，江苏 盐城 220000）

在一些大型的燃气机组当中，通过循环机组发电技术在发电过程当中具有较强的节能环保以及发电效率较高等优势。我国从2000年开始开始，陆续建立了多台大型燃气蒸汽联合循环工作机组。其中余热锅炉的工作效果直接关系到整个循环发电机组的工作质量，通过对已经在运行的锅炉调查分析可以看出，其中存在一部分机组在工作过程当中，烟道内部的高温区域产生了炉壳超温以及内保护板形变等问题，尤其是在锅炉结构梁体的一侧和支柱上产生了超温现象，对整个锅炉的支撑结构产生了严重的影响，同时也对锅炉设备的正常稳定运行产生了严重的威胁。

1 余热锅炉高温区域保温结构概况

大型蒸汽循环机组在余热锅炉的进口烟道和高温区域烟道当中，由于锅炉自身保温结构设置的影响，在锅炉内部的保温结构上，通常设置为内外两种不同的保温形式，从锅炉的进烟口的膨胀环节到出烟口的膨胀缓解之间，通常会设置一个内保温区域，在锅炉的出口膨胀环节到烟囱区域之间设置为外保温结构，锅炉在外保温结构的施工过程当中，整个结构需要在户外进行操作，实际的操作空间非常大，所以说在进行维修或者是零件更换，操作上相对比较便捷。而安装在锅炉内部的保温区域，在整个构成结构上相对比较复杂，同时锅炉内部还存在很多不同的受热区域，各个受热模块相互之间的衔接非常紧密，同时还存在各种不同的管道在烟囱内部复杂排列，所以说在余热锅炉的内保温检修工作当中，实际可操作的空间非常狭小，甚至有的地方工作人员无法进入到内部直接进行操作，造成了内保温区域的检修工作无法开展。

2 余热锅炉运行情况及结构分析

（1）运行情况。通过对我国某发电厂的实际工程项目进行分析，该项目针对350MW燃气蒸汽联合机组作为研究对象，该机组在工作当中余热锅炉设置为露天环境当中，通过锅炉排烟管道高温区域的温度测量，所得到的实际测量温度为635摄氏度，通过保温计算工作得出了在该区域的保温层厚度需要设置为280mm。该区域的保温层通过6层50mm的厚度超级棉压缩而成。在该项目正式完成之后的工作过程当中，所产生的蒸发量可以充分满足整个发电机组的工作要求，但是在后续的使用过程中，烟道区域的高温环节产生了炉壳温度过高的问题。在内保温的结构上随着锅炉的膨胀问题产生了严重的形变，大约工作了一年时间之后，在该高温区域当中的一个分支支撑螺栓以及内部的护板结构产生了损坏和脱落，并且在工作当中产生的噪音也尤为明显，远远超过了国家环保的相关规定。

（2）结构分析。通过对该项目的分析和研究，余热锅炉当中的高中低温度区域，在结构类型上基本上相类似，如图1所示，图1当中保温层是通过内保护板螺栓以及垫圈所构成，炉层内部通过焊枪或者是手工焊接的方式直接连接在护板上，内部的螺栓和螺母起到了有效的固定以及支撑内保护层的作用。因为在中低区域的温度相对较低，在实际的工作过程当中需要做好基础的保温措施。通常情况下，炉壳的表面不会产生温度过高的问题，而在高温区域当中，烟气所产生的热量较高，并且流动速度较快。通过对该项目机组的分析和测定，在高温区域的烟气温度最高达到了635摄氏度，流动速度为13m/s，从图1当中的内保温结构可以看出，在内部结构的保温固定螺栓，通过贯通接地的方式对内保护板和壳进行连接，所以说烟气在温度较高的条件下，通过保温螺栓直接连接到炉壳当中，从而形成了一种炉壳超温以及膨胀等问题。该问题直接造成螺栓产生明显的形变直至脱落，所产生的噪音也会直接顺着炉壳进行传导，形成严重的噪音影响问题。

图1 内部稳层结构

3 余热锅炉高温区内保温结构优化分析

（1）基本结构优化。通过对高温区域所产生的问题进行了分析和研究，通过研究分析可以得出在高温区域的内保温区域当中对整个保温结构实施了合理的优化，在优化过程中充分保证内保温层的厚度为280毫米，在此基础不变的条件下通过分层错列的固定方法，有效保证了结构的稳定性。在保温层的中间，装了相应的连接角钢，通过这种方式可以将烟囱内部的保温层合理的划分成为两个构成部分，分别为内保温层和外保温层。保温层的内部结构需要通过螺母以及螺栓进行固定，将垫片和内保温结构进行固定。在螺栓的一端和小刚之间进行连接并且进行加固，另一端通过螺母和垫片进行加固。在外保温层的固定上通过螺栓和螺母以及垫片来进行有效的加固，外保温层的罗衫一端和炉体的外壳进行焊接，另一端通过螺母和垫片之间进行保温层的加固，通过这种方式错列设置的方法，提高了整个炉体的稳定性和安全性。

（3）解决的问题。①余热锅炉高温区域内部的结构优化，通过角钢的连接将内保护板和螺栓之间进行分层加固，通过错列设置的方法，保证防护板和高温烟气内壁之间的固定层之间的分离，不会直接和锅炉和表面进行接触，而在烟道内部的高温区域当中，工作过程当中所产生的热量需要在内层的固定区域逐级进行传导，所形成的热阻值大幅度上升，进而造成了内部的热到温度明显下降，通过这种方式有效防止了由于高温区域炉壳超温的问题，造成了螺栓和内保护板之间产生形变甚至是损坏的问题。②内保温的结构优化和分层，可以使烟气的振动频率保持在一定的范围之内，在烟囱外部的固定金属体的传导过程当中，声音频率将会被慢慢减弱，噪音产生的频率也明显降低，这样有效解决了余热锅炉在高温区域当中产生的噪音超标问题影响。③炉体内保温层的分层设计有效缩短了保温螺栓固定长度，同时还减小了保温层内部的管道铺设难度。通过粗略的排列和固定方法增加了保温材料的压实度，有效实现了高温区域温度超标的问题。

4 高温区内保温优化结构的安装

（1）螺栓结构安装。在高温区域的内保温优化工作当中，需要对内部的结构安装加以充分重视。首先，在螺栓的安装过程当中，需要保证螺栓和连接点的固定程度螺栓，对整个内防护板以及内部的保温材料起到了重要的保护作用。在内保温结构当中螺栓依照相应的焊接距离，在炉壳的角钢连接上起到了良好的固定效果。因为角钢和螺栓使用数量较多，在实际的焊接过程当中可以通过焊枪焊接的方式，同时在焊接过程当中需要充分保证螺栓和防护板以及角钢相互之间的焊接牢固性，并且保证相互垂直状态。

（2）内护板安装。在内保护板的安装优化过程当中，需要沿着烟气流动的方向来进行衔接，通过上压下、前压后、中心向左右施压的安装方式，有效保证了烟气在进入保温层之后，不会产生局部温度过高的现象。在锅炉运行过程当中内保护板会产生受热膨胀，同时还会形成明显的位移量，所以说在内保护板上的开孔大小需要进行准确的设置，预留出运行膨胀问题的缓冲距离，通常情况下选择留出40毫米的缓冲距离

（3）连接角钢。在余热锅炉的保温结构当中，连接的角钢上经常会产生高温膨胀等问题，同时在角钢相互之间会留有一定的庞章缓冲距离，在角钢的制造工作当中需要标记螺栓内部的焊接点位。同时连接的角钢还需要采用扁钢、槽钢等形式。其中除了使用螺栓结构来进行固定之外，同时还可以使用铆接等方式，依照实际的状况来进行适当的调整。

5 结语

由于受到余热锅炉整个构成结构所产生的影响，产生此类问题之后发电厂相关工作人员对锅炉内保温区域的修复工作难度较大，并且后续的返修经济成本较高，所以说，在余热锅炉的高温区域结构优化过程当中，需要以内部高温区域作为主要的防护对象，从加固方式和结构排列的形式上着手，降低高温产生的形变和损坏的影响。