梁國欣

摘 要：該文通過對鍋爐折焰角及省煤器支撐梁耐火層脫落原因進(jìn)行分析，提出相應(yīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)并予以實(shí)施，新耐火層結(jié)構(gòu)使用后，有效隔絕了高溫?zé)煔饣鹧娴闹苯雍婵荆瑸殄仩t安全運(yùn)行提供了保證。

關(guān)鍵詞：鍋爐 折焰角 支撐梁 耐火層

中圖分類號(hào)：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）07（b）-0060-02

河鋼宣鋼公司設(shè)備能源部2 500 m3高爐鼓風(fēng)機(jī)站6#160 t/h全燃?xì)忮仩t消化富余的高爐煤氣，生產(chǎn)中溫中壓蒸汽供給汽輪鼓風(fēng)機(jī)、汽輪發(fā)電機(jī)做功和發(fā)電。鍋爐折焰角是位于鍋爐爐膛與水平煙道交界處的特殊爐墻，它使?fàn)t內(nèi)火焰分布更加均勻，完善了爐內(nèi)高溫?zé)煔鈱t膛出口受熱面的沖刷程度，減少了爐膛上部的死滯區(qū)，同時(shí)折焰角延長了鍋爐水平煙道，便于布置更多受熱面，提高工質(zhì)吸熱比例。

省煤器支撐梁是用來承受省煤器及其內(nèi)部工質(zhì)整體重量的鋼梁，其處于高溫?zé)煔獾沫h(huán)境中，為保證其工作強(qiáng)度，鋼梁通常做成空心（因此也稱空心梁），采用負(fù)壓的方式使冷空氣通過，對鋼梁進(jìn)行冷卻。除此之外，還采用耐火混凝土隔絕高溫?zé)煔獾臒崃?，使空心梁的?qiáng)度能夠保證省煤器及鍋爐的運(yùn)行安全。

1 詳細(xì)技術(shù)內(nèi)容

1.1 總體思路

結(jié)合鍋爐運(yùn)行燃燒情況，分析出相關(guān)部位耐火層脫落的原因，針對主要原因找出傳統(tǒng)耐火層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的缺陷，揚(yáng)長避短重新設(shè)計(jì)耐火層零部件及結(jié)構(gòu)，并由新設(shè)計(jì)的圖紙指導(dǎo)耐火層修復(fù)施工。

1.2 技術(shù)方案

1.2.1 傳統(tǒng)耐火層脫落的原因分析

折焰角易脫落區(qū)原耐火層是由抓釘鋼筋網(wǎng)、耐火混凝土層、珍珠巖保溫板層組成的。抓釘朝向斜下方焊接固定在水冷壁管上，耐熱鋼筋又焊接在上距水冷壁管30 mm的抓釘上，通過編排形成的鋼筋網(wǎng)被澆筑在耐火混凝土內(nèi)部，同時(shí)混凝土也將水冷壁管下半部澆筑在內(nèi)，上半部分裸露在煙道中（半包圍結(jié)構(gòu)）。抓釘長出的部分用以固定珍珠巖保溫板。在耐火層施工時(shí)，水冷壁管、抓釘及耐熱鋼筋需要刷一層1～2 mm厚的瀝青漆，以保證在耐熱鋼筋受熱膨脹時(shí)不會(huì)脹碎混凝土層，但鍋爐運(yùn)行時(shí)，折焰角處煙氣溫度最高可達(dá)到850 ℃以上，瀝青很快被燒盡，留下膨脹縫，這樣就導(dǎo)致耐火混凝土與水冷壁管、抓釘、耐熱鋼筋的剝離，其結(jié)合強(qiáng)度大大降低；另一方面，高溫?zé)煔庋刂蛎浛p直接與抓釘及耐熱鋼筋接觸，并在長時(shí)間的作用下被爐膛中氧、硫等發(fā)生反應(yīng)，逐漸失去了金屬性能，脆化、脫碳、氧化，加上爐膛內(nèi)煙氣流動(dòng)導(dǎo)致的振動(dòng)，最終在重力作用下耐火層大面積脫落，煙氣穿折焰角而過，折焰角失去了其應(yīng)有的作用。

從省煤器支撐梁（空心梁）耐火層脫落的特征分析，脫落的耐火層較為完整，碎塊較少，脫落后的空心梁壁面光滑。其原設(shè)計(jì)為吊掛裝置固定的耐火混凝土，由于空心梁頂部有省煤器固定支架等部件的阻礙，耐火層澆筑施工難度較大，導(dǎo)致空心梁頂部耐火層澆筑較薄，且被省煤器固定支架等部件分割成若干區(qū)域，不能澆筑成為整體，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大降低，加上高溫?zé)煔庾陨隙碌牟粩鄾_刷作用，吊掛裝置暴露在煙氣中。當(dāng)?shù)鯍煅b置被灼蝕，而空心梁壁面光滑有沒有足夠強(qiáng)的結(jié)合力來支撐耐火層的重量時(shí)，就導(dǎo)致了空心梁耐火層整體脫落。

1.2.2 耐火層結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

經(jīng)過論證分析，導(dǎo)致折焰角處耐火層脫落的主要因素為傳統(tǒng)耐火層結(jié)構(gòu)的混凝土的自承重性差，抓釘和鋼筋網(wǎng)的組織不合理，易與高溫?zé)煔饨佑|?，F(xiàn)分別對折焰角和空心梁耐火層進(jìn)行改進(jìn)。

本著不與煙氣接觸的原則，將原來水冷壁管上的抓釘割短為30 mm，并去掉灼蝕的表面。制作新型掛鉤，采用掛鉤搭在水冷壁管上，耐熱鋼筋掛于Ω型掛鉤上的方式編織耐熱鋼筋網(wǎng)。

折焰角易脫落區(qū)的耐火混凝土由原來的下半部包圍結(jié)構(gòu)改為上下全包圍結(jié)構(gòu)，改變耐火材料和保溫材料共同使用的方式，去掉強(qiáng)度較差的珍珠巖保溫板，整個(gè)區(qū)域全部使用耐火混凝土將折焰角處的水冷壁管、抓釘和耐熱鋼筋網(wǎng)包裹在其中，使耐火層形成了強(qiáng)度較高的整體結(jié)構(gòu)。在澆筑混凝土前，抓釘、水冷壁管、耐熱鋼筋網(wǎng)均涂瀝青以保證足夠的膨脹縫，這樣既杜絕了與高溫?zé)煔獾慕佑|又滿足了金屬結(jié)構(gòu)在混凝土內(nèi)部的膨脹要求。

空心梁耐火層的吊掛裝置施工上存在不可避免的缺陷，既不能保證梁頂部混凝土的完整性，又不能避免吊掛裝置與高溫?zé)煔饨佑|，且空心梁壁面過于光滑，無法與混凝土有效結(jié)合，經(jīng)過論證放棄吊掛的型式，改用抓釘固定的方式。

采用φ8耐熱鋼筋制作V型抓釘并焊接在空心梁前、后、下三面上，抓釘上涂瀝青后，混凝土澆筑厚度蓋過V型抓釘（見圖1），加強(qiáng)梁頂部省煤器支架周圍混凝土厚度及施工精度，保證耐火層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和隔熱能力。

2 實(shí)施效果

原耐火層在投產(chǎn)后2年就出現(xiàn)了裂縫、輕微脫落現(xiàn)象，第3年脫落現(xiàn)象嚴(yán)重，省煤器支撐梁整體脫落，火焰和高溫?zé)煔庵苯哟┱垩娼嵌^，導(dǎo)致過熱器和尾部受熱面管壁超過正常溫度100 ℃，爐膛前方頂部出現(xiàn)煙氣死滯區(qū)，排煙溫度195 ℃。該項(xiàng)目2012年4月5日投入正常生產(chǎn)。新改進(jìn)的耐火層在投用2年后，依然如剛竣工時(shí)完整，沒有出現(xiàn)裂縫和脫落現(xiàn)象，折焰角內(nèi)部溫度穩(wěn)定在200 ℃以內(nèi)，排煙溫度170 ℃。

省煤器支撐梁在應(yīng)用新的耐火層結(jié)構(gòu)后，隔絕了高溫?zé)煔饣鹧娴闹苯雍婵荆鶕?jù)對省煤器支撐梁出口同一點(diǎn)進(jìn)行的溫度測量顯示，冷卻風(fēng)溫度由126 ℃降低到48 ℃，反映了耐火層起到了良好的隔熱作用，支撐梁的溫度大幅降低，保證了梁的支撐強(qiáng)度，為省煤器運(yùn)行安全提供了保證。

3 經(jīng)濟(jì)效益

改造后由于耐火層結(jié)構(gòu)的改變，鍋爐散熱損失和排煙熱損失有所減少。對改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)顯示，6#鍋爐蒸汽高爐煤氣單耗由原來的1 007 m3/t降低至998 m3/t，6#爐年蒸汽產(chǎn)量118.8萬t，因此年節(jié)約高爐煤氣量：（1007-998）×118.8=1069.2 萬 m3/年，高爐煤氣單價(jià)為0.12元/m3，年節(jié)約蒸汽成本資金約：1069.2×0.12=128.3 萬元，項(xiàng)目總投資5.4萬元按5年折舊計(jì)算，年經(jīng)濟(jì)效益為：128.3萬元-（5.4/5）萬元=127.22 萬元/年。

4 結(jié)語

此次耐火層結(jié)構(gòu)的改進(jìn)豐富了工業(yè)鍋爐行業(yè)耐火層的結(jié)構(gòu)型式，為今后鍋爐耐火保溫施工提供了更多的選擇方案。鍋爐尾部煙道受熱面溫度和排煙溫度的降低不僅使受熱面本身的運(yùn)行更加安全，減少了因受熱面超溫破壞而停爐的幾率，也降低了噸蒸汽的煤氣消耗量。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙洪俊，張維利.鍋爐耐磨耐火澆注料脫落的原因及預(yù)防[J].節(jié)能與環(huán)保，2009（6）：35-36.

[2] 裴寅，薛茜.耐磨耐火材料在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009（11）：125.

[3] 席友軍，王寶平，王恩海，等.CFB鍋爐耐磨耐火澆注料脫落原因及其預(yù)防[J].節(jié)能技術(shù)，2008（6）：88，89.