循环流化床锅炉组装水冷膜式壁的分析

欧丽

摘 要：循环流化床锅炉是近几十年发展起来的新型环保节能锅炉，是一种高效、低污染清洁的燃烧技术，其以煤种适应性广，高燃烧效率、可以燃用劣质燃料，锅炉负荷调节性好，灰渣利于综合利用等优点，在世界范围内得到了迅速发展。但随着其被广泛应用，循环流化床锅炉在设计安装运行中，也逐渐暴露出了某些问题，如受热面易磨损、锅炉易结焦及传统散装对流管安装运输工程较大，耗时很长，本文就将传统散装对流管结构改进设计为水冷膜式壁结构加以分析。

关键词：组装 散装 水冷膜式壁 循环流化床锅炉 工业锅炉

传统散装水冷壁的使用概况

循化流化床锅炉是八十年代发展起来的新一代燃煤流化床锅炉，具有高效率和低污染的特点。在炉膛密相区，大量物料被烟气夹带到炉膛上部稀相区，经过布置于炉膛出口处的分离器，将物料与烟气分离，并通过一种非机械式密封的回送机构将物料重新送回床内，继续燃烧，经分离后的高温烟气经过分离器出口流经对流管区，省煤器及空气预热器，完成尾部烟气的换热，这就是循环床基本工作原理。

鉴于煤的此种燃烧方式，为了保证炉膛内物料的停留时间，锅炉炉膛形式一般做得较常规层燃或沸腾炉要高。锅炉的炉膛和对流管区的管子与外界之间均由耐火砖、保温砖、红砖三层组成的重型炉墙，起到密封及绝热的作用。

水冷壁是锅炉的部件之一，由许多炉膛的四周，接受炉膛辐射的热量。光管水冷壁有普通的无缝钢管弯制而成，一般是贴近燃烧室墙内壁、互相平行的垂直布置。其主要特点如下：

1、水冷壁是锅炉的主要蒸发受热面，吸收炉内高温烟气和火焰辐射热，把水加热蒸发成饱和蒸汽。

2、保护炉墙，由于炉墙内表面被水冷壁所遮盖，炉墙温度可大大降低，炉墙不会被烧坏。同时，也有利于防止结渣和熔渣对炉墙的侵蚀。

3、可简化炉墙，减轻炉墙的重量。

常规10T蒸发量的工业锅炉炉膛高度约为8～9米。如此高度尺寸下，锅炉大多还是在车间生产管子、集箱、锅筒等零部件，散发至现场再完成组装工作。

因为现场条件的限制，锅炉的安装难度较车间生产的难度更大，因此通常散装至现场安装的锅炉整个交付周期都较长，现场工具有限，工人安装难度加大。

组装水冷膜式壁与传统散装水冷壁的对比分析

组装水冷膜式壁循环流化床锅炉采用新型结构，摈弃了传统的散装流化床锅炉的概念，将锅炉设计制造为组装的锅炉，最大限度的在车间将锅炉炉膛、旋风分离器、对流管束等做成大部件成品组件，最大限度减少现场安装工作量。同时对锅炉炉膛、对流管束做出大胆改进，在锅炉的密封和传热等方面取得良好效果。主要结构及改进点如下：

1.组装的结构形式

膜式水冷壁就是把许多根鳍片管沿纵向依次的焊接起来，组成一个整块的水冷壁受热面。每一组件的大小按循环回路管组的要求整焊而成，安装时组与组间再用焊接密封，使炉膛四周被一层整块的水冷壁膜片严密地包围起来。

因锅炉安装最大受热面是锅炉炉膛和对流管束。本次改进将这两部分做成整体整装出厂。炉膛只留有安装下降管和导汽管的管孔，其余管子、扁钢和集箱都组焊完成。运输至现场后就仅安装外部保温层和上下水汽联管即可。

对流管区由锅炉上下锅筒和中间的对流受热面管子组成。常规的安装方法需要将上千个管子与锅筒的插入接头在安装现场施焊完成，因现场工装限制，需要对锅炉定位及施焊方式提出更高的要求，花费的安装时间也较长。采用组装式锅炉结构以后，锅炉上下锅筒及对流管在厂内组焊完成，按标准检验合格后才能出厂。并用外部钢架固定，保持其整体性。大大减少现场施工难度及安装工期。

2.圆形炉膛膜式壁

锅炉炉膛采用圆形膜式壁形式。膜式壁的形状为圆形，采用上下环形集箱之间穿插水冷壁管和膜式壁扁钢。在制造过程中保持炉膛整的整体性，运输时出具有一定刚度，省去原先几屏膜式壁的复杂包装架。在这种结构下炉膛四周配风均匀，能有效地减少炉膛结焦，有利于炉膛传热和保温，并在炉膛密封上有良好效果，减少炉膛漏风。膜式壁外部的100mm厚硅酸铝纤维毡能形成良好的保温，减少散热损失提高热效率。

3.整装的膜式壁对流管

通常的流化床锅炉中，对流管区外部用重型炉墙的形式：内部为对流管，管外壁炉墙依次为耐火砖、保温砖、红砖，以分别起到绝热、保温和密封的作用，总厚度达300mm以上，重量数十吨，安装砌筑工程较大，耗时很长。而采用膜式壁形式以后，因为膜式壁的密封和绝热性，外部只需要100mm厚的硅酸铝纤维毡便能让锅炉达到理想的密封和保温性能。锅炉的密封性比炉墙形式的更好，漏风系数更低。也有利于运行过程中的节能经济性。

4.对流管整体支撑钢架结构

因为锅筒对流管的特殊结构，它采用立式安装，卧式运输。安装好之后运行过程中还会有膨胀引起的上下锅筒的相对位移，考虑整体部件的安全性，它的支撑钢架也在这些方面做出了改进，改进后的支撑钢架能起到保护对流管的纵向横向受力，实现支撑、起吊和翻转功能。安装完毕后能让上锅筒自由膨胀，对流管整体不变形。实现锅炉对流管的整装效果。由于光管水冷壁改为膜式水冷壁后，炉墙重量大大降低，对钢架及基础的要求也降低，整体钢耗也有所下降。

组装水冷膜式壁的应用前景

水冷壁是锅炉的主要受热面之一，敷设于锅炉炉膛内壁，由许多钢管并联组成。通常水冷壁分为光管水冷壁和膜式水冷壁两种，同时，采用膜式水冷壁时，炉墙采用轻型绝热材料代替了耐火材料，因此膜式壁在现代循环流化床锅炉中广泛应用。

组装水冷膜式壁循环流化床锅炉的关键点在以下几个方面：

1.将高大的循环流化床锅炉整体设计为组装形式。几个大部件在厂内组装制作，减少现场安装工作量和周期。

2.炉膛膜式壁设计为圆形。以有利于锅炉的密封、炉内流化及安装运输。

3.组装对流管外部设计为膜式壁结构。以取消重型炉墙结构，在锅炉对流管区的密封和保温问题得到优化。

4.对流管区采用特殊的外部支撑钢架。在部件的支撑、翻转、运输方面起到保护作用。

组装水冷膜式壁提高了锅炉的密封性，减少了炉墙的材料和重量，有良好的经济效益，但是在工业锅炉上其存在的缺点有：①由于增加扁钢连接光管，使得钢耗增加，大于光管水冷壁；②工序复杂，焊接工作量增加，工人工时及人工成本增加；③必要时需要添置新的设备，如成排弯管机，膜式壁生产线等，这样使得投入成本大大增加。但是将光管水冷壁和膜式水冷壁所有成本统计，進行对比，相应性能对比，根据运行结果测试，结果显示，膜式水冷壁各方面均优于光管水冷壁。同时工业锅炉行业竞争日益激烈，企业如果没有自己的特色产品，就很难在市场竞争中求得发展和生存。因此，膜式水冷壁应用于工业锅炉的前景还是非常看好的。

结束语

膜式水冷壁有着光管水冷壁不能取代的优点：结构紧凑，安装方便，重量降低，成本下降，运行安全、可靠，我们要不断总结经验，提高膜式水冷壁的质量，使其在工业锅炉中能够广泛使用。

参考文献：

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