大 型 锅 炉 顶 部 密 封 设 施 分 析

大 型 锅 炉 顶 部 密 封 设 施 分 析 来源: 发布时间: 2005-06-11 刘 崇 (长春热电二厂，吉林 长春 130031) 摘要:从大型锅炉炉顶密封集中部位出发，介绍密封及安装要点。对炉顶棚热密封存在的设计、安装及运行维护方面的主要问题进行论述，并提出具体建议。 关键词:锅炉;炉顶密封;密封结构 Abstract: In view of sealing facilities being concentrated on the roof of large size boilers, this article introduces the key points of sealing design and installation, the main problems existing in the design, installation, operation and maintenance of thermal sealing on the roof of boilers and puts forward concrete proposals. Key words: boiler; roof sealing; sealing structure 中图分类号:TK22 文献标识码:B 文章编号:1004-9649(2000)09-0028-03 大型锅炉顶部密封设施基本上由2部分组成，即炉顶管的金属密封构件和炉顶棚的热密封罩。前者虽然比较好理解，可当出现问题后，如果处理方式不当，则投入不少，效果不大;而后者由于在设计说明中没有明确其实质性的作用，在严密性上也不尽完善，只是以"大罩壳"的名称出现，致使多数安装单位和电厂产生误解，忽视了它应起的作用，从而导致不少电厂做出了违背设计意图的作法。有的将热密封罩内的受热面设备及管系全部保温;还有的甚至在罩顶上开口排灰放热等，直接影响着锅炉经济安全运行。本文将这2部分密封设施的结构、作用及两者间的相互关系作一分析。 1 炉顶管的金属密封 1.1 密封集中部位 膜式壁在锅炉在的应用相当于对炉膛构成一道水冷钢板的密封墙，确实解决了锅炉本体的气密性问题。可是膜式壁不可能完全是平壁，因为水循环系统和过热蒸汽系统等都有大量的穿墙管通过膜式壁，所以穿墙管部位的双向管排膨胀与密封的处理，即成为锅炉密封的关键。而炉顶管范围又是这些穿墙管最集中的区域。实践证明，只有依靠用金属构件焊封的方式，再加以对它们进行热密封，才能有效地解决这一难题。 1.2 密封设计及安装要点 金属密封的设计是建立在锅炉膨胀中心的设立和可靠的应力分析计算基础上。膨胀中心是计算汽水系统膨胀的基准点，使整个炉顶管的膨胀形成有的定向位移;通过应力分析计算，可确定受热面元件任何一点的膨胀方向和膨胀量。有了这些计算，对密封构件设计的数据可信度就会大提高。密封设计中，还要求金属构件应有足够的热补偿能力，以适应不同方向膨胀量需要。目前普遍采用柔性结构，即在热、冷交替工况下，容易弯曲回复而不损伤的结构。 密封构件在安装过程中，保证全部结构的焊接质量尤为重要。1台300MW机组锅炉炉顶的金属构件就有13t左右，140多种，近1000件。不仅品种繁多，焊接量大，而且焊缝密集，应力集中。因此，必须按有关焊接工艺要求与技术规范的规定，精心施焊和进行严密性检验，防止漏泄现象发生。 1.3 密封结构 国产300MW和600MW机组锅炉炉顶管的金属密封结构，与进口大型锅炉炉顶的密封方式基本一致。炉顶管前部区域是光管加焊分段鳍片，鳍片之间不相焊，并有大量穿墙管排通过。在炉顶管的后部区域是光管加焊扁钢的连续鳍片，形成相焊的膜式壁，穿墙管排较少。沿着炉顶管的纵向长度方向，布式壁，穿墙管排较少。沿着炉顶管的纵向长度方向，布置着数道垂直肋板(也称高顶板)，把炉顶分成几大块。肋板位置与厚度由应力分析决定。垂直肋板主要起着加固炉顶管(能承受炉内的爆燃压力)、吊挂炉顶和焊接密封板的3个作用。在穿墙管周围装有密封罩(也称折边板或船型板)。所以，整个炉顶管是用穿墙罩、密封板和各管排相交处的密封构件等构成的金属密封。 下面是炉顶管与穿墙部位的几种典型密封结构。一种出炉顶管与前壁交叉布置，在伸出前壁的管排上装焊有与前壁密封盒相连接的多波膨胀补偿节，而且在交叉处的密封护板内浇制了耐火层。一种是对流过热器管排穿墙处的密封结构。梳形套是在制造厂预先焊好的。在现场就地安装密封板与膨胀节时，是通过中间的连接板与之相焊。一种是屏式(前屏)过热器管排穿墙处密封结构，也是由梳型套、U型构件等与密封板一起构成一个焊接的密封体。一种是后部炉顶管与侧面包墙管的密封结构。炉顶尾部区域也有吊挂管穿出，是直接从炉顶管鳍片中穿过的。吊挂管上的梳型套直接与鳍片相焊，结构简单，密封可靠。 从以上中可看出，炉顶管与侧壁的柔性密封结构，在整个密封设计中是统一的;密封板下面均浇制了耐火层，其作用是防止金属构件在高温烟气中的暴露，降低它们的温度减少与管排间的热应力，并可阻止高温腐蚀。多年运行实践表明，炉顶管的金属密封结构是锅炉密封技术中的一顶成熟经验。但如何才能减少管排与大量密封构件由于温差而产生的热应力，尤其在锅炉频繁启停过程中，能使构件获得热补偿，不致于开裂变形，于是在设计上采取对整个炉顶棚进行热密封措施。 2 炉顶棚热密封 2.1 热密封罩 不论是国产的，还是进口机组锅炉的顶棚上，几乎都装设了敷设有保温层的悬吊式框架大罩。而且它将顶棚上所有受热面设备及管系和汽包的绝大部分全部密封起来。其中除高温过热器和高温再热器的联箱、管排，以及它们的引出管需要保温外，其余设备和管第都不保温，呈现裸露状态。也就是说，在大罩内外散热度平衡的状态下，使整个罩内保持其设计温度为 400?左右，略高于饱和温度，一般不超过430?。让大罩起到对炉顶棚的热密封作用。 2.2 热密封罩的作用 热密封罩的作用不仅是为锅炉顶部整洁、美观和防止雨雪侵袭而设置，其更主要的功能是: (1)使锅炉顶部诸多受热面设备和管系的复杂保温结构，简化成罩壳式集中保温，减少散热损失; (2)保持罩内所有受热面元件与密封构件受热均匀，温度接近，减少温差，改善热应力条件，从而处长密封构件寿命; (3)有利于炉顶范围内受压管系事故后的处理，并能很容易地观察到事故点和密封构件的工作状况，为设备检修创造方面条件; (4)实际上也能起到炉顶棚发生轻微漏泄后的第2道防线作用。当然，热密封罩本身也必须保证其严密性和绝热性。由上所述，不难理解，炉顶管的金属密封装置和热密封罩是相辅相成的关系。 3 存在问题及建议 3.1 设计方面 (1) 锅炉在炉顶受热面设备布置和穿墙管排节距选取上不尽合理。例如有的300MW机组锅炉顶部设置的高温过热器与高温再热器和两侧壁的间距，不仅狭窄约230mm，且纵向长度达2400mm，现场施焊很困难，质量不易保证。建议在锅炉整体设计时，一定要考虑密封构件焊接的可能性和可靠性问题。不然，好的密封设计也不会有好效果。 (2) 在热密封罩的严密性，国产和进口设备都有不完善之处。加热密封罩底护板与周围膜式壁接部位的密封结构就考虑不周，而往往是在锅炉安装过程中增装改进，或在锅炉大修期间加以补救;否则，热密封罩就失去了集中保温和密封作用。 3.2 安装方面 最容易发生的问题是炉顶管密封件焊缝不严，给生产运行遗留下漏灰漏风等隐患。这是目前在大型锅炉上经常出现的现象。除设计原因外，就如在安装要点中所指出的，由于焊接工程量大，场地狭小，工期紧迫，而又未能使多工种有机配合和优化施工组织的结果。因此建议在制定锅炉安装进度时，一定要留出足够的焊接密封构件的合理工期，并要精心组织，严格检验。同时也应认识到，锅炉漏泄不仅污染环境，而且直接影响锅炉的经济指标。漏风系数增加0.2，锅炉效率将下降1%，1台300MW机组1a多耗煤约1000吨。 3.3 运行维护方面 运行维护方面也有2个问题需要引起重视: (1) 虽然在大型锅炉都设立了膨胀中心,可是由于锅炉在长期运行中的频繁启停,有时燃烧工况也常变化,而热应力又正比线胀系数和温差,要想使大量密封构件的安装焊接残余应力完全适应运行工况下的热应变是很难掌握的。而理论计算的膨胀量，只有通过运行实践检验，方能发现其膨胀规律和热补偿值的大小。因此，金属构件变形、开裂时有发生，问题是如何在检修中及时维护修复，消除缺陷，使这些构件适应实际运行工况下的热应力变化规律，不断加以完善，才能提高它们的密封功能。 (2)如果在运行过程出现漏灰、漏风时，首先要全面检查所有构件和焊缝，是否有漏点或损坏现象，然后按以上分析的指导思想进行补焊或更换。例如:有1台350MW机组的锅炉投产后，炉顶积灰严重，厚度约500~600mm，历经数次小修后，基本消除了焊缝漏点，密封构件也适应了热应变规律，运行正常。但有的电厂不是从重视金属密封技术的有效功能出发，而是在密封构件上浇制耐火层，或敖充保温层，用炉墙保温搞所谓的二次密封。这样，必然会造成:一是违背了设计意图，治表不治本;二是增加了炉顶荷重，不安全;三是不利金属构件膨胀，影响其使用寿命。所以，这种措施是不可取的。 参考文献: [1] 钱文钧. 大型锅炉的金属密封和炉墙保温[J]. 东北电力技术,1992, (12). [2] 刘 崇. 对锅炉炉顶严密性的研究与实践[J]. 电力建设, 1994, (5). [3] 刘 崇. 锅炉炉墙的技术改进[J]. 中国电力, 1995, (9). 《测量学》模拟试卷 一、单项选择题(每小题1 分，共20 分) 得分 评卷人 复查人 在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答 案，并将其字母标号填入题干的括号内。 1(经纬仪测量水平角时，正倒镜瞄准同一方向所读的水平方向值理论上应相差(A )。 A 180? B 0? C 90? D 270? 2. 1:5000地形图的比例尺精度是( D )。 A 5 m B 0.1 mm C 5 cm D 50 cm 3. 以下不属于基本测量工作范畴的一项是( C)。 A 高差测量 B 距离测量 C 导线测量 D 角度测量 4. 已知某直线的坐标方位角为220?，则其象限角为(D )。 A 220? B 40? C 南西50? D 南西40? 5. 由一条线段的边长、方位角和一点坐标计算另一点坐标的计算称为(A )。 A 坐标正算 B 坐标反算 C 导线计算 D 水准计算 6. 闭合导线在X轴上的坐标增量闭合差( A )。 A为一不等于0的常数 B 与导线形状有关 C总为0 D 由路线中两点确定 7. 在地形图中，表示测量控制点的符号属于(D )。 A 比例符号 B 半依比例符号 C 地貌符号 D 非比例符号 8. 在未知点上设站对三个已知点进行测角交会的方法称为(A )。 A 后方交会 B 前方交会 C 侧方交会 D 无法确定 9. 两井定向中不需要进行的一项工作是(C )。 A 投点 B 地面连接 C 测量井筒中钢丝长度 D 井下连接 10. 绝对高程是地面点到( C )的铅垂距离。 A 坐标原点 B任意水准面 C 大地水准面 D 赤道面 11(下列关于等高线的叙述是错误的是:(A ) A( 高程相等的点在同一等高线上 B( 等高线必定是闭合曲线，即使本幅图没闭合，则在相邻的图幅闭合 C( 等高线不能分叉、相交或合并 测量学试卷 第 5 页(共 7 页) D( 等高线经过山脊与山脊线正交 12(下面关于非比例符号中定位点位置的叙述错误的是(B ) A(几何图形符号，定位点在符号图形中心 B(符号图形中有一个点，则该点即为定位点 C(宽底符号，符号定位点在符号底部中心 D(底部为直角形符号，其符号定位点位于最右边顶点处 13(下面关于控制网的叙述错误的是(D ) A( 国家控制网从高级到低级布设 B( 国家控制网按精度可分为A、B、C、D、E五等 C( 国家控制网分为平面控制网和高程控制网 D( 直接为测图目的建立的控制网，称为图根控制网 14(下图为某地形图的一部分，各等高线高程如图所视，A点位于线段MN上，点A到点 M和点N的图上水平距离为MA=3mm，NA=2mm，则A点高程为(A ) A( 36.4m M B( 36.6m A C( 37.4m 37 N D( 37.6m 35 36 ,15(如图所示支导线，AB边的坐标方位角为，转折角如图，则CD边,,12530'30''AB A D 的坐标方位角,为( B ) CD100?100? 30 30 130?C B 30 ,,,,7530'30''1530'30''4530'30''2529'30''A( B( C( D( 16(三角高程测量要求对向观测垂直角，计算往返高差，主要目的是(D ) A( 有效地抵偿或消除球差和气差的影响 B( 有效地抵偿或消除仪器高和觇标高测量误差的影响 C( 有效地抵偿或消除垂直角读数误差的影响 D(有效地抵偿或消除读盘分划误差的影响 17(下面测量读数的做法正确的是( C ) A( 用经纬仪测水平角，用横丝照准目标读数 测量学试卷 第 6 页(共 7 页) B( 用水准仪测高差，用竖丝切准水准尺读数 C( 水准测量时，每次读数前都要使水准管气泡居中 D( 经纬仪测竖直角时，尽量照准目标的底部 18(水准测量时对一端水准尺进行测量的正确操作步骤是( D )。 A 对中----整平-----瞄准----读数 A 整平----瞄准----读数----精平 C 粗平----精平----瞄准----读数 D粗平----瞄准----精平----读数 19(矿井平面联系测量的主要任务是( D ) A 实现井上下平面坐标系统的统一 B 实现井上下高程的统一 C 作为井下基本平面控制 D 提高井下导线测量的精度 20( 井口水准基点一般位于( A )。 A 地面工业广场井筒附近 B 井下井筒附近 C 地面任意位置的水准点 D 井下任意位置的水准点 得分 评卷人 复查人 二、填空题(每空2分，共20分) 21水准测量中，为了进行测站检核，在一个测站要测量两个高差值进行比较，通常采用的测量检核方法是双面尺法和 。 22直线定向常用的方向有真子午线方向、_____磁北方向____________和坐标纵线方向。 23地形图符号一般分为比例符号、_半依比例符号_________________和不依比例符号。 24 井下巷道掘进过程中，为了保证巷道的方向和坡度，通常要进行中线和____________的标定工作。 25 测量误差按其对测量结果的影响性质，可分为系统误差和_偶然误差______________。 26 地物注记的形式有文字注记、 ______ 和符号注记三种。 27 象限角的取值范围是: 0-90 。 28 经纬仪安置通常包括整平和 对中 。 29 为了便于计算和分析，对大地水准面采用一个规则的数学曲面进行表示，这个数学曲面称为 参考托球面 。 测量学试卷 第 7 页(共 7 页) 。 30 光电测距仪按照测量时间的方式可以分为相位式测距仪和 差分 三、名词解释(每小题5分，共20分) 得分 评卷人 复查人 31(竖盘指标差 竖盘分划误差 32(水准测量 利用水准仪测定两点间的高差 33(系统误差 由客观原因造成的具有统计规律性的误差 34(视准轴 仪器望远镜物镜和目镜中心的连线 四、简答题(每小题5分，共20分) 得分 评卷人 复查人 35(简述测回法测量水平角时一个测站上的工作步骤和角度计算方法。 对中，整平，定向，测角。观测角度值减去定向角度值 测量学试卷 第 8 页(共 7 页) 36(什么叫比例尺精度,它在实际测量工作中有何意义, 图上0.1毫米在实地的距离。可以影响地物取舍 37(简述用极坐标法在实地测设图纸上某点平面位置的要素计算和测设过程。 38(高斯投影具有哪些基本规律。 测量学试卷 第 9 页(共 7 页) 得分 评卷人 复查人 五、计算题(每小题10分，共20分) 39(在1:2000图幅坐标方格网上，量测出ab = 2.0cm, ac = 1.6cm, ad = 3.9cm, ae = 及其坐标方位角α。 5.2cm。试计算AB长度DABAB 1800 A d b B a 1600 c e 1200 1400 40(从图上量得点M的坐标X=14.22m, Y=86.71m;点A的坐标为X=42.34m, MMAY=85.00m。试计算M、A两点的水平距离和坐标方位角。 A 测量学试卷 第 10 页(共 7 页) 测量学 标准答案与评分说明 一、 一、 单项选择题(每题1分) 1 A; 2 D; 3 C; 4 D; 5 A; 6 C; 7 D; 8 A; 9 C; 10 C; 11 A;12 D;13 B;14 A; 15 B;16 A;17 C;18 D; 19 A;20 A 二、 二、 填空题 (每空2分，共20分) 21 变更仪器高法 22 磁北方向 23 半依比例符号(或线状符号) 24(腰线 25(偶然误差 26(数字注记 27 大于等于0度且小于等于90度(或[0?, 90?]) 28 对中 29 旋转椭球体面 30 脉冲式测距仪 三、 三、 名词解释(每题5分，共20分) 31竖盘指标差:在垂直角测量中，当竖盘指标水准管气泡居中时，指标并不恰好指向其正 确位置90度或270度，而是与正确位置相差一个小角度x, x即为竖盘指标差。 32 水准测量:利用一条水平视线并借助于水准尺，测量地面两点间的高差，进而由已知点 的高程推算出未知点的高程的测量工作。 33 系统误差:在相同的观测条件下，对某量进行了n次观测，如果误差出现的大小和符号 均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。 34视准轴:望远镜物镜光心与十字丝中心(或交叉点)的连线。 四、 四、 简答题(每题5分，共20分) 35 (1)在测站点O上安置经纬仪，对中，整平 (1分) (2)盘左瞄准A点，读数L，顺时针旋转照准部到B点，读数L，计算上半测回AB角度O=L-L; 1BA (2分) (3)旋转望远镜和照准部，变为盘右方向，瞄准B点读数R，逆时针旋转到A点，B读数R，计算下半测回角度O=R-R; A2BA (3分) (4)比较O和O的差，若超过限差则不符合要求，需要重新测量，若小于限差，则12 取平均值为最终测量结果 O = (O+O)/2 12 (5分) 36 图上0.1mm对应的实地距离叫做比例尺精度。 (3分) 测量学试卷 第 11 页(共 7 页) 其作用主要在于:一是根据地形图比例尺确定实地量测精度;二是根据地形图上需要表示地物地貌的详细程度，确定所选用地形图的比例尺。 (5分) 37 要素计算:从图纸上量算待测设点的坐标，然后结合已有控制点计算该点与控制点连线之间的方位角，进而确定与已知方向之间所夹的水平角，计算待测设点到设站控制点之间的水平距离。 (3分) 测设过程:在设站控制点安置经纬仪，后视另一控制点，置度盘为0度，根据待定方向与该方向夹角确定方向线，根据距离确定点的位置。 (5分) 38 高斯投影的基本规律是: 中央子午线的投影为一直线，且投影之后的长度无变形;其余子午线的投(1) (1) 影均为凹向中央子午线的曲线，且以中央子午线为对称轴，离对称轴越远，其长度变形也就越大; (2) (2) 赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴; (3) (3) 经纬线投影后仍保持相互正交的关系，即投影后无角度变形; (4) (4) 中央子午线和赤道的投影相互垂直。 评分说明:答对一条得2分，答对三条即可得满分。 五、 五、 计算题(每题10分，共20分) 39 bd = ad – ab = 1.9cm， 因此?X = -38m; ce = ae – ac = 3.6cm, 因此?Y = -72m; (3分) (或由图根据比例尺和距离计算A、B两点的坐标) 因此距离为:81.413m (6分) AB的方位角为:242?10′33″ (10分) (方位角计算应说明具体过程，过程对结果错扣2分) 40 ?X = X – X = 28.12m, ?Y = Y – Y = -1.71m (2分) AMAM221/2 距离d = (?X + ?Y)= 28.17m (5分) 方位角为:356 ?31′12″ (应说明计算过程与主要公式) (10分) 可通过不同方法计算，如先计算象限角，再计算方位角。 说明:在距离与方位角计算中，算法公式对但结果错各1分 测量学试卷 第 12 页(共 7 页)