白城电厂锅炉制粉系统送粉管道补偿器的应用分析及改造过程

时间：2024-05-17

王高波

（中电投电力工程有限公司，200233）

1 白城电厂制粉系统送粉管道的特点和安装工程中暴露的问题及分析

1.1 制粉系统送粉管道的特点和技术参数

白城电厂锅炉燃烧方式为前后墙对冲燃烧，采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台炉配7台中速磨煤机，燃烧设计煤种时，6台运行，1台备用。35只低N0X轴向旋流燃烧器分为炉前4层（依上而下为C、D、E、F层，每层从左至右各5只燃烧器，分别为 1、2、3、4、5）、炉后 3 层布置（依上而下为A、B、G，排序同炉前）。

送粉管道的补偿时，往往我们通常采用传统的典型设计中的波纹式补偿器、套筒式补偿器、铰接式补偿器(旋转式补偿器)、方形自然补偿器，其中以波纹式补偿器在电力设备安装中较为常见。几种形式的补偿器各有特点和优缺点，如套筒式补偿器因只能吸收轴向热位移，无法解决三维热位移，使用中经常出现卡死或拉脱现象，造成严重后果。又如铰接式补偿器，虽然它能吸收三维热位移，但因角度太小（仅允许＜3度），要求安装较长的补偿器才能满足热位移的要求。另外，套筒式补偿器、铰接式补偿器的密封材料均需经常更换，否则即会出现严重漏粉及卡死、膨胀受阻的现象。90年代末我国从美国CE公司引进生产了一种新型补偿器---挠性接头补偿器，此类型补偿器普遍适合燃用褐煤、烟煤的炉型设计上，而且可以解决补偿器卡死或漏粉的问题。

1.2 安装工程中暴露的问题及分析

在#1炉的送粉管道的现场安装过程及2010年7月6日吹管点火期间，我们检查发现以下问题：送粉管道安装过程中，原设计的水平段Q型（三维球形）挠性补偿器因承受自重及一侧对焊弯头侧重量而自然向下偏移，个别送粉管道向下偏移量严重而必须使用倒链临时悬挂，以防撅口造成设备损坏；吹管期间，送粉管道的垂直段部分Q型（三维球形）挠性补偿器应起轴向伸缩位移的中心套筒没有随炉本体热膨胀起到热补偿的作用；吹管期间，所投用的E层、F层、G层洛氏补偿器、维氏补偿器、Q型（三维球形）挠性补偿器均存在不同程度的漏粉现象。

针对送粉管道安装及吹管期间发生的问题和缺陷，联系业主、厂家（航天晨光）、设计院、施工单位先后多次进行了研究商讨，分别于6月5日、7月15日组织召开了制粉系统安装专题会，在充分考虑、征询厂家、设计院、业主的各方意见后，决定通过以下措施对制粉系统进行如下技改措施：

安装期间，取消各层原送粉管道（A、B、C、D、E、F、G）水平段上的 Q 型（三维球形）挠性补偿器，即垂直管道上的1700mm补偿器的补偿量可满足送粉管道接口三向位移补偿要求。

因为送粉管道水平段的刚性吊架普遍距垂直段弯头距离较远，而送粉管道在随锅炉本体向下膨胀时没有固定支点，故使垂直段Q型（三维球形）挠性补偿器随管道一起向下位移，从而未起到吸收向下膨胀位移的作用。鉴于此，将靠近垂直段弯头处的C14～C18、F17～F21、G26～G30 共计 15 个恒力弹簧吊架改为刚性吊架。

A1、B1送粉管道因燃油油枪、燃烧器布置位置的局限性影响，将原有A21、B22恒力弹簧吊架改至补偿器前侧。

其余 A 层（A2～A5）、B 层（B2～B5）、D 层、E层送粉管道仍在补偿器前增加刚性吊架各一个。

针对洛氏补偿器、维氏补偿器漏粉问题我们具体问题、具体分析，属于安装原因造成的，由施工单位落实整改。属于厂家设备原因的，由厂家现场进行指导，进行更换填料密封、检查紧固螺栓、重新拆卸调整补偿器球面偏移等。

2 白城电厂制粉系统送粉管道的利弊分析

白城电厂制粉系统送粉管道安装及补偿器的选用和国内同类工程相比较，具有以下特点：

补偿器中心套筒壁厚为16mm,大于送粉管道壁厚，材料由普通碳钢改为16Mn耐磨钢，强度高、耐冲刷、耐磨损。两端球体及滑动密封面经车削加工后进行研磨，表面镀硬铬（表面硬度HB480），可长期保持密封面不锈蚀，耐磨损，能维系球形补偿器长期稳定密封。

在中心套筒处的内部密封结构形式，防止了因煤粉的长时间冲刷而煤粉进入密封面产生的漏粉。

可同时满足可进行三维热位移补偿。热膨胀吸收位移量大。传统波纹式补偿器，即利用金属本身的弹性伸缩来吸收热位移量，每个波纹可吸收膨胀值5～15mm，波纹总数一般在不超过6个，其抗拉强度低、补偿能力小，故不能满足本台锅炉的需要。

与管道的连接采用焊接连接。产品出厂前已装配完毕（现场安装无需解体），两端制成焊接坡口。但是，白城电厂制粉系统送粉管道上的补偿器尤其是Q型（三维球形）挠性补偿器仍有诸多亟需改进之处，需要在实践中不断地完善提高，截至目前，仍需进一步的摸索和探讨。

Q型（三维球形）挠性补偿器用来吸收轴向方向的中心套筒在因防止漏粉而紧固伸缩管处连接法兰螺栓时其摩擦力过大，导致中心套筒不能正常工作吸收轴向方向热膨胀位移。如彻底松掉法兰螺栓，则势必造成漏粉和球体与滑动密封面脱开。由于补偿器用来补偿轴向方向的中心套筒不能正常补偿热膨胀形成的直线位移，紧固伸缩管连接法兰螺栓时其摩擦力超出想象的增大，导致直接将此炉本体轴向膨胀热位移产生的巨大作用力作用于上下球面，造成补偿器过于倾斜，即角位移量偏大，从而导致漏粉。恰恰相反，理论上此时是不应该发生角位移的。甚至个别的非正常偏大角度位移方向与理论角位移方向相反，显而易见，长时间、高温、满负荷状态下有可能拉裂连接处球面。

补偿器用于吸收角位移量的上下弧形球型接触面过窄，满足不了送粉管道技术协议里厂家叙述的技术要求，即Q型挠性补偿器要求最大允许变形量不小于300mm，同时最大允许角位移不小于±12，事实情况是当上述非正常的倾斜后容易造成此处漏粉或卡死甚至脱开。

因垂直段补偿器中心套筒处无法正常吸收来自炉本体的热膨胀位移而在垂直段补偿器下方设置的不同形式的固定结构（即相应的增加刚性吊架或将补偿器上方的恒力弹簧吊架吊点改至补偿器下方，恒力弹吊变为刚吊等措施），很可能导致垂直段送粉管道的膨胀受阻，使前面不得不增加的刚性吊架及恒力弹簧吊架改刚性吊架的吊杆超载。