吕文志

（神华浙江国华浙能发电有限公司，浙江宁海315612）

锅炉水封槽积灰影响及原因分析

吕文志

（神华浙江国华浙能发电有限公司，浙江宁海315612）

锅炉运行中，飞灰落入水封槽内与水生成灰垢，阻碍锅炉向下膨胀，导致锅炉底部水冷壁附件、水封槽密封件及渣井结构损坏。通过水密封方式改为非金属膨胀节密封方式，有效解决锅炉向下膨胀受阻问题，提高机组运行的安全性和稳定性。

水封槽；渣井；积灰

1 概述

浙江神华国华宁海电厂一期锅炉，为上海锅炉厂生产，型号为SG-2028/17.5M908型，亚临界压力、中间一次再热、控制循环锅炉；喷燃器采用四角切圆方式，单炉膛Π型露天布置，运转层以下采用紧身封闭，全钢架悬吊结构，固态排渣燃煤汽包炉；炉底排渣系统采用TSE-2000型机械刮板捞渣机装置，水冷壁与捞渣机之间采用W型湿式水槽密封，水封槽位于渣井上部。下部凹槽形钢板与渣井连接，上部水封插板通过梳型板与水冷壁连接，水封插板插入水封槽内可随锅炉自由膨胀，中间用水作为密封体密封，防止炉膛负压漏风。水封槽体内侧挂有不锈钢挡渣网，防止炉膛渣焦进入水封槽内部堵塞水封槽。

随着机组运行时间加长，水封槽积灰结垢带来的影响逐渐显露出来，在机组运行及检修中发现水封挡板脱落、渣井变形开裂、渣井支撑钢梁弯曲、水冷壁前后小室校平梁吊杆弯曲等，直接影响锅炉附件的使用及功能。

2 水封槽的作用及运行方式

水冷壁悬吊于炉顶，它的长度随着锅炉负荷（温度）的变化而热胀冷缩。位于它下部的渣井由钢梁支撑固定在地面上，锅炉运行中渣井与水冷壁的相对位置将是变化的。这要求水冷壁与渣井之间要保证水冷壁向下膨胀的间隙，又保证外界冷空气不得从间隙处漏入炉膛。水封槽装在渣井顶部，沿渣井四周布置，在水冷壁下部装有波形钢板，并插入水封槽的水中，由连续溢流的密封水维持槽内的水位。波形钢板随水冷壁热胀冷缩产生上下位移，但始终不会离开水面，这就保证了水冷壁的胀缩自由，又保证了胀缩过程中的良好密封。

正常运行时，水封槽内进行连续注水，在压力的作用下按一定方向流动，水面升高到一定高度，由水封槽内壁齿形溢流堰均匀流出，形成水帘幕，将落在渣井内壁斜面的积灰冲回捞渣机；另一方面溢流水从渣井内壁流过时，可以将炉膛高温辐射热和灰渣带给渣井的热量带走，防止渣斗超温，保证渣井良好的运行。

启炉前炉底水封槽先注满水，并在渣井内壁四面形成均匀水帘，运行中水封槽溢流水电动门正常处于关闭位置，为保证炉底水封槽内清洁，每周二、周五两次开启炉底水封槽放水电动门进行冲洗。冲洗时，两只放水电动门分别开启，每次十分钟，水封槽补水电动门自动运行，如补水不足水位过低报警时，关闭水封槽溢流水电动门，分析原因并消除后再进行操作补水。

3 水封槽积灰影响

（1）水封挡板的损坏。在A101机组大修检查发现，炉A侧水封挡板（共三块）、前后侧水封挡板（靠A侧）各两块均已脱落，连接螺栓孔变形。经分析认定，水封槽下部积灰结垢并增加一定高度后，随着锅炉负荷的变化，垢面阻碍水冷壁作用在水封挡板向下的自由膨胀，在螺栓上产生剪切应力，螺栓剪断致使水封挡板变形及脱落。

（2）渣井钢梁的损坏。由于积灰结垢，水封槽溢流冲灰水通道中断，渣井内壁在蒸汽的作用下严重积灰结垢，最厚达0.5m。渣井积灰结垢给渣井水平钢梁带来额外重力的同时，水冷壁膨胀传给水封挡板向下的力，通过结垢后的水封槽也作用在渣井水平支撑钢梁上。对四台机组渣井水平支撑钢梁左侧、中间、右侧的测量，根据结果，每个渣井的水平支撑钢梁都出现不同的向下弯曲（以水封槽后侧灰斗水平支撑梁为例）。

（3）水冷壁附件的损坏。通过渣井水平支撑钢梁的测量数值，对较严重的#3炉前侧水封挡板上部水冷壁入口段从左到右6点进行测量。

由此可见，在水冷壁膨胀受阻的反作用力下，吊挂水封挡板的水冷壁向上变形。在C301小修中，前小室水封挡板校平梁吊杆左数1、5、6根轻微弯曲，第2、3、4根严重弯曲，后小室水封挡板校平梁吊杆左数3、4根轻微弯曲。A101检修中，前小室水封挡板校平梁吊杆6根严重弯曲（共6根），后小室水封挡板校平梁吊杆左数3、4根轻微弯曲。

（4）渣斗损坏。钢梁的弯曲使水封槽产生变形，加上积灰结垢导致水封槽局部溢流水过大，水幕帘破坏中断，渣井得不到冷却，运行温度失常，热应力增大。在日常巡查时发现，#4炉B侧渣斗前侧异常超温（测温仪检测最高达400℃）；渣斗B侧及前后靠B侧1/3的位置上、下部连接螺栓全部断裂。采取钢板焊接后再次拉断，防止渣井漏风及下沉，采用圆钢填缝的临时焊接处理方式。

4 水封槽积灰结垢原因分析

炉内灰沾污的形成及程度，与煤灰成分有关。灰中的钙、硅含量越高，其影响也就越大。当灰中CaO＜10%时属于低钙灰，遇水后结成灰垢慢，较松散；当灰中CaO＞10%时属于高钙灰，结成灰垢较快，并坚硬。

（1）燃用煤种及灰成分分析。国华宁海电厂燃煤为神木活鸡兔煤矿烟煤。神木活鸡兔矿煤燃烧后生成的灰中CaO含量大于10%为18.09%，为高钙灰，而CaO遇到水可以增加胶凝性的形成，当灰浆中的CaO达到一定浓度时就容易板结或结垢。

（2）积灰结垢的原因。渣井内壁溢流冲灰水受到炉内高温辐射传热影响，及高温灰遇到水都会产生蒸气，灰渣降落带动空气、蒸气和飞灰扰动，在水封槽附近回流，部分飞灰落入水封槽与水混后将失去其松散性能，灰中所含的CaO、SiO2等物质就会发生变化，活性降低，因为SiO2和Al2O3在水中与CaO和硫化物的作用下，SiO2和Al2O3生成水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硫酸钙，这些产物都具有一定的胶凝性。逐渐在水封槽内部和水封挡板上凝结或结垢，虽然每周进行两次冲洗，但只能将水中的浮灰带走，结垢无法冲洗掉，随着运行时间增长，水封槽内结垢加厚而堵塞正常冲洗水通道的流通。

5 改进措施

为了降低锅炉底部水封槽的故障率，及积灰结垢给机组附件带来的影响，提高机组运行的经济性、安全性，2017年4月份对#4机组炉底密封进行改进，由水密封方式改为非金属膨胀节密封方式。

5.1 非金属膨胀节密封技术要求

（1）在所有运行和事故条件下能吸收全部连接设备的轴向和径向位移，并且能承受可能发生的最大设计正压和负压加上1000Pa余量的压力（±10980Pa）。即当锅炉突然灭火或送风机全部跳闸，引风机出现瞬间最大出力时，锅炉底部所有密封原件不产生永久变形。

（2）导流板采用TP304不锈钢板材质，防止介质中粉尘磨损及灰尘沉积在非金属膨胀节沟纹处。

（3）承受烟气和空气的高温及烟气的腐蚀和磨损。膨胀节蒙皮采用氟橡胶玻纤布、不锈钢丝网和硅氟橡胶复合而成（整体耐温800～1000℃），具有耐烟气腐蚀的特性。与高温空气或烟气接触面设有隔热层（防尘套），既起隔热作用，也起防止烟气中灰尘进入补偿器内部。

（4）软连接装置内部填充高温硅酸铝毡等同质量材料，能有效起到隔热消震的作用，高质量的纤维织物隔热层具有吸声、隔绝震动传递的功能，能有效地减小锅炉因点火启动产生的热膨胀引起的震动与炉内燃烧的噪音。

5.2 非金属膨胀节运行及检修复查

机组启动后，在锅炉BMCR工况，蒙皮外表温度48℃，水冷壁向下膨胀335.5mm（实际预留膨胀值450mm），各项指标均符合技术要求。2017年7月机组调停检查，吊挂板、密封板、导流板未出现变形和高温变色，未出现漏风痕迹，非金属膨胀节与锅炉本体的密封为100%气密性，内表面未出现积灰、结渣现象。

6 结语

水封槽积灰结垢后，阻碍水的正常流通，使溢流水循环破坏，水封挡板内侧积灰加剧，局部水幕帘流量加大，致使其他部位溢流幕帘水大面积中断，在蒸汽和飞灰相互促进下，水封槽、水封挡板及渣井内壁积灰加厚、板结，增大设备荷载及锅炉附件损坏。同时积灰结垢直接导致水封挡板损坏，加大了炉底的漏风量。

宁海电厂#4机组炉底水密封改为非金属膨胀节密封，消除了水密封积灰结垢产生的机组影响，但从机组长周期稳定运行考虑，非金属膨胀节密封的使用期限，各部件耐高温性能及密封效果等还有待做进一步验证。

［1］尹立新.锅炉设备检修［M］.北京：中国电力出版社，2005.

［2］胡阴平.电站锅炉手册［M］.北京：中国电力出版社，2005.

吕文志（1972-），男，浙江宁海人，大学本科，锅炉本体检修高级技师，主要从事火电厂检修管理工作。