一种炉顶柔性立体压膜密封结构的制作方法

本实用新型涉及火力发电设备领域，特别涉及一种炉顶柔性立体压膜密封结构。

背景技术：

目前国内火力发电厂锅炉各系统由于管内介质和温度的不同，使各系统的膨胀量和膨胀方向各异，尤其在炉顶大量穿墙管部位存在硬性密封拉裂问题，造成锅炉的漏风、漏灰，引风机负荷过大，炉膛内无法形成正常负压等问题。传统的密封方法是在预密封部位浇铸耐火可塑料，或使用钢板焊接形成一次密封盒，最后做保温层处理。但实践证明该工艺不能有效地解决锅炉正常运行时炉体热态膨胀所带来的漏风漏灰问题，会带来很多不利的后果及经济损失，严重的漏风会导致烟气所带热量散失或降低烟气温度，导致各受热面换热不足，使排烟温度上升。为维持额定蒸发量的话必须多投煤粉，这又增加了烟气流量，导致烟气量大量增加。而锅炉引风机电耗约占厂用电的15％左右，根据各科研所的研究及各实际电厂试验考核：0.1(10％)漏风系数对应7.5℃排烟温度的升高，对应着约0.7％的热效率的降低，对应10-15A左右引风机电机电流的增加。当密封结构发生大规模泄漏时，外界空气会大量进入或内部烟气大量漏出炉膛烟风系统。二者都一则影响炉膛内的负压工况，二则势必会大大增加引风机电耗和磨损，进而强迫锅炉机组降负荷运行。虽然目前也出现了一些柔性密封结构，但这些密封结构施工时大多复杂繁琐，而且使用的密封部件通常不能再回收利用，造成浪费。

因此，亟需一种新型的密封结构解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种设计合理、高效回收锅炉连排装置余热、节能降耗、施工方便的炉顶柔性立体压膜密封结构，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种炉顶柔性立体压膜密封结构，包括从内向外覆盖在炉顶工作表面的纳米薄膜、陶瓷纤维层和菱形镍铬锰钢网，穿过所述纳米薄膜、陶瓷纤维层和菱形镍铬锰钢网的不锈钢螺钉底端焊接于炉顶工作表面，炉顶工作表面与纳米薄膜之间、纳米薄膜与陶瓷纤维层之间分别通过粘合剂粘合，在不锈钢螺钉的头端设有固定组件，所述固定组件包括螺纹套设于不锈钢螺钉外侧的锥形套，在锥形套的外表面涂覆有微膨胀可塑料，所述锥形套的直径由不锈钢螺钉底端向不锈钢螺钉头端逐渐增大，所述锥形套的头端边缘向外延伸设有一防脱片，所述防脱片的直径大于菱形镍铬锰钢网上菱形孔的孔径。

相邻两排不锈钢螺钉交错安装，且所述不锈钢螺钉之间的间距为20-35cm。

所述不锈钢螺钉长度为80mm，间距为20-35cm，呈交错排列布置，每平米不少于12根。

所述粘合剂的厚度为2mm。

所述不锈钢螺钉与炉顶工作表面相互垂直设置。

本实用新型的有益效果是：该炉顶柔性立体压膜密封结构，采用柔性立体压膜密封技术，把可能产生的泄露点置于密封层的中心部位上，首先采用纳米薄膜作为初级密封膜，然后用粘合剂把陶瓷纤维层与纳米薄膜表面牢固的粘合在一起，形成一个柔性整体。在使用时，密封部位受热后的金属膨胀系数，由多层结构来调整、吸收，整个密封结构呈可塑性，能动态的吸收调整锅炉必然发生的膨胀/收缩变量，完整地吸收多方位的膨胀，以解决因热交变应力引起的漏风、漏灰现象，避免高温、震动、等因素产生的拉裂或漏缝，实现高强度的密封效果。

其中，防脱片在锥形套旋紧在不锈钢螺钉上之后，将菱形镍铬锰钢网压紧，防止纳米薄膜、陶瓷纤维层、菱形镍铬锰钢网从不锈钢落定上脱落；锥形套的形状特点保证锥形套对纳米薄膜、陶瓷纤维层、菱形镍铬锰钢网有一个斜向下的压力，进一步防止各层结构脱落，而且锥形套的外表面涂覆有微膨胀可塑料，在施工完后微膨胀可塑料膨胀，使锥形套与其穿过的纳米薄膜、陶瓷纤维层、菱形镍铬锰钢网接触更加紧密，提高了密封性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中不锈钢螺钉及固定组件部分的放大结构示意图。

图中，1、炉顶工作表面，2、纳米薄膜，3、陶瓷纤维层，4、菱形镍铬锰钢网，5、不锈钢螺钉，6、锥形套，7、微膨胀可塑料，8、防脱片。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1-图2中所示，该实施例炉顶柔性立体压膜密封结构，包括从内向外覆盖在炉顶工作表面1的纳米薄膜2、陶瓷纤维层3和菱形镍铬锰钢网4，穿过所述纳米薄膜2、陶瓷纤维层3和菱形镍铬锰钢网4的不锈钢螺钉5底端焊接于炉顶工作表面，炉顶工作表面1与纳米薄膜2之间、纳米薄膜2与陶瓷纤维层3之间分别通过粘合剂粘合，在不锈钢螺钉5的头端设有固定组件，所述固定组件包括螺纹套设于不锈钢螺钉5外侧的锥形套6，在锥形套6的外表面涂覆有微膨胀可塑料7，所述锥形套6的直径由不锈钢螺钉底端向不锈钢螺钉头端逐渐增大，所述锥形套6的头端边缘向外延伸设有一防脱片8，所述防脱片8的直径大于菱形镍铬锰钢网4上菱形孔的孔径，防脱片8在锥形套6旋紧在不锈钢螺钉5上之后，将菱形镍铬锰钢网4压紧，防止纳米薄膜2、陶瓷纤维层3、菱形镍铬锰钢网4从不锈钢落定5上脱落；锥形套6的形状特点保证锥形套6对纳米薄膜2、陶瓷纤维层3、菱形镍铬锰钢网4有一个斜向下的压力，进一步防止各层结构脱落，而且锥形套6的外表面涂覆有微膨胀可塑料7，在施工完后微膨胀可塑料7膨胀，使锥形套6与其穿过的纳米薄膜2、陶瓷纤维层3、菱形镍铬锰钢网4接触更加紧密，提高了密封性。

相邻两排不锈钢螺钉5交错安装，且所述不锈钢螺钉5之间的间距为20-35cm。

所述不锈钢螺钉5长度为80mm，间距为20-35cm，呈交错排列布置，每平米不少于12根。

所述粘合剂的厚度为2mm。

所述不锈钢螺钉5与炉顶工作表面1相互垂直设置，使不锈钢落定5与纳米薄膜2、陶瓷纤维层3、菱形镍铬锰钢网4的作用力更大，能更牢固的铺设在炉顶工作表面1。

施工时，按照如下步骤：

(1)对所要修复的炉顶工作面1在清洁基础上对拼接缝两侧400-500mm以内部位作除锈打磨工作，使所修复工作面达到无尘粒、无锈迹状态为止，打磨部位大于施工部位10％左右。

(2)将不锈钢螺钉5垂直焊接在所要修复的炉顶工作面1，并将焊渣等清除干净，不锈钢螺钉5严禁焊接在承压部件或受力部件(如各类悬吊管、杆等引弧、焊接)。

(3)再次清扫工作面污染灰尘后，采用粘合剂作为涂刷层，以纳米薄膜2均匀平铺其上，作为初级密封膜，纳米薄膜2可根据现场情况铺设1～2层。

(4)将陶瓷纤维层3铺设于纳米薄膜2表面，陶瓷纤维层3铺设一般为3层，每层陶瓷纤维层3之间要求压实，铺设平整，接缝处要求错开，错开尺寸不小于100mm；每层陶瓷纤维层3之间及陶瓷纤维层3与纳米薄膜2之间均涂抹粘合剂，粘合剂的涂抹必须均匀全部覆盖住陶瓷纤维层3接触面，厚度一致。

(5)陶瓷纤维层3外表面铺设菱形镍铬锰钢网4一层，其作用为防止密封面遭受热冲击而增加钢性强度，菱形镍铬锰钢网4铺设以完全覆盖陶瓷纤维层为准。

(6)所铺设的菱形镍铬锰钢网4穿过不锈钢螺钉5，将锥形套6表面涂覆微膨胀可塑料7后，旋紧在不锈钢螺钉5上，直至防脱片8将菱形镍铬锰钢网4压紧。

本实施例炉顶柔性立体压膜密封结构，采用柔性立体压膜密封技术，把可能产生的泄露点置于密封层的中心部位上，首先采用纳米薄膜作为初级密封膜，然后用粘合剂把陶瓷纤维层与纳米薄膜表面牢固的粘合在一起，形成一个柔性整体。在使用时，密封部位受热后的金属膨胀系数，由多层结构来调整、吸收，整个密封结构呈可塑性，能动态的吸收调整锅炉必然发生的膨胀/收缩变量，完整地吸收多方位的膨胀，以解决因热交变应力引起的漏风、漏灰现象，避免高温、震动、等因素产生的拉裂或漏缝，实现高强度的密封效果。

应用本实施例炉顶柔性立体压膜密封结构前后的量化指标实例分析：

应用例1：华能某发电厂#1机组是从日本三菱集团引进的亚临界350MW燃煤发电机组。该机组投产以来运行至今设备正在逐渐老化，由于炉顶穿墙管部位一次耐火塑料因膨胀问题造成顶部漏灰严重，锅炉的密封性正在逐年下降。#1炉空气预热器入口烟气流量投产初期考核实验数据是1055278Nm³/h，而1997年中修后已达1214021Nm³/h，增长了15％。近几年在检修中已将降低锅炉的漏风系数作为重点项目，对顶棚联箱间的二次密封投入很大的精力进行了详细的检查，同时进行了处理，对开焊、变形的部位进行了修补、焊接，但这些措施收效甚微。在采用本实施例炉顶柔性立体压膜密封结构后空气预热器入口烟气流量下降，满负荷单台吸风机电机电流下降10安培，仅此一项每年就节省厂用电40万元人民币。

应用例2：华电国际某发电厂#1炉系上海锅炉厂生产的400t/h自然循环汽包锅炉。由于所燃烧煤种变化，锅炉原始本体密封结构的不合理等原因，造成锅炉大量泄漏，严重影响锅炉的正常运行生产，甚至造成降负荷运行。其电除尘器出口烟气量到达100×104m³/h左右，总体锅炉炉膛至空预器前的漏风量达到25％以上。在采用本实施例炉顶柔性立体压膜密封结构后经西安热工院及宁夏中试所测试炉本体总体漏风率至少减少10％，即电除尘器出口烟气量降至90×104m3/h以下；热效率提高0.7％以上。

应用例3：聊城某发电厂#1、#2、#4炉系上海锅炉厂生产220t/h汽包自然循环煤粉锅炉。该厂于2002年4月至2003年5月采用本实施例炉顶柔性立体压膜密封结构后，锅炉漏风率由24.7％下降6.67％，热效率提高2％左右，工程费当年即收回。2003年4月至7月，#5、#6炉135MW新建机组全炉顶密封；2005年9月，#7炉300MW新建机组全炉顶密封；2006年5月，#8炉300MW新建机组全炉顶密封。

(1)采用本实施例炉顶柔性立体压膜密封结构后产生的节煤效益：

全炉顶密封施工后，由于炉顶没有漏风漏灰点，可以保证炉顶大包温度下降，从而减少炉顶散热损失。根据以往的经验，1台1000t/h的炉顶散热面积400平米左右，温度下降40摄氏度，按每年运行6000小时计算，可得年减少散热损失为：

Q＝a2·T·m·h

＝9.8×40×400×6000＝9.4×108(Kcal/年)

折合标煤：9.4×108÷7000＝134.4吨

则每年可以节约煤耗费为：

134吨×500元/吨＝67000元

(2)采用本实施例炉顶柔性立体压膜密封结构后产生的节电效益：假设引风机电机电流将降低10A，年运行6000小时，电厂成本电价0.3元/(kW·h)，则每年节电约6000×10×6000÷1000×0.3×2＝216000元。

(3)采用本实施例炉顶柔性立体压膜密封结构后减少的热量损失：假设一台配300MW发电机组的1025T/H的锅炉为例，其漏风量按3％计算，那么一年损失的直接费用粗略如下：

每年运行6000小时，负荷率100％，满负荷总烟气流量1.14×106kg/h；环境温度：20℃，烟气比热＝1.52KJ/(kg·k)；燃量费：RMB 0.052/MJ(按标煤500元/吨，煤耗380克计算)：

3％漏风的直接损失为＝烟气流量×每年运行小时数×泄漏率×ΔT×比热×燃量费

＝1.14×106×6000×0.03×110×1.52×0.052×10-3＝1784090元

则一年的直接经济损失粗略为178万元。

(4)采用本实施例炉顶柔性立体压膜密封结构后节省的炉顶密封费用：

假设采用传统金属密封工艺及其保温，则在12年范围内可少做3次。密封面积为400平米左右，单价估算为1000元/平米；保温面积为600平米左右，单价估算为800元/平米，则12年内所节省的费用为：

(400×1000+600×800)×3＝264万元

(5)采用本实施例炉顶柔性立体压膜密封结构后减少抢修工期节约费用：

如果遇到炉顶抢修，由于炉顶没有积灰，因此可以有效减少抢修工期，据保守计算，以一台300MW机组为例，清灰时间1天，则减少的发电量为：30万×24小时＝720万度电，折合电价约216万元左右。

性价比分析

一台1000t/h级锅炉密封面积一般为400平米左右，采用本实施例炉顶柔性立体压膜密封结构的大包造价约120万元，由经济指标，投资回报可看出：

每年的投资费用为：1200000/12＝10万元/年

每年的回报为：6.7+21.6+178+108(假设每两年有一次抢修)＝314.3万元/年

每年的产出/投入＝314.3/12＝26.19倍

相当于传统密封保温比例为

柔性立体压膜密封技术/传统密封保温技术＝120/264＝45.4％

注：以上效益分析时未考虑传统密封所需增加的清灰、拆保温等人工费及材料耗损费用等。

综上所述，无论从投资费用上，还是从投资回报上考虑来看采用本实施例炉顶柔性立体压膜密封结构为锅炉全炉顶进行密封修复是优异的选择方案。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。