一、鍋爐容量與表面散熱損失的關系:
鍋爐在運行中,爐墻、鍋筒、聯(lián)箱、管道等的外壁溫度均高于周圍環(huán)境溫度。通過輻射、對流方式散失熱量,這就是表面散熱損失q5。其散熱損失的大小主要與鍋爐容量(主要指外表面積大?。t墻結構(主要指材質、熱導率與厚度)、外表面溫度與周圍環(huán)境溫度差值有關,如圖2-17所示。鍋爐容量小,有時不設省煤器與空氣預熱器,而單位容量所占有的表面積大,因而小容量鍋爐表面散熱損失較高。鍋爐容量增加時,散熱損失的絕對值并不成比例增加。容量大的鍋爐,散熱損失可相對降低,且比較平緩,幾乎是向下傾斜的斜線。外表面溫度越高,周圍環(huán)境溫度越低,空氣流速越大,散熱損失越大。另外,耐火材料質量差、施工不達標、爐墻損壞、不嚴密,都將增加散熱損失,降低鍋爐熱效率。
有時新鍋爐剛投入運行,爐墻外表面溫度高于設計計算值,并且隨著爐役期的延續(xù),表面散熱損失會明顯增大,這是因為:
①耐火材料質量至關重要。耐火材料實際熱導率往往大于說明書給出值,用戶又無能力進行抽查檢驗;安裝、砌爐質量不合標準規(guī)范,未能按設計圖紙進行施工;耐火泥料配制不符合標準要求。因而不僅爐墻外表面溫度偏高,預留膨脹縫或磚縫大,容易出現(xiàn)裂紋、裂縫,甚至變形,而且隨爐齡的增長,還會逐漸擴大。
②烘爐升溫不能嚴格按規(guī)范進行,升溫速度快,且波動大,磚體膨脹不均勻。平時運行負荷波動頻繁,爐溫忽高忽低,磚體耐急冷急熱性能差,都會造成爐墻出現(xiàn)裂紋、變形、鼓突,甚至發(fā)生倒塌等。
③對爐墻及保溫層日常維護重視不夠,停爐檢修時往往容易忽略,對其存在的問題得不到及時處理。日常運行一般采用爐膛負壓操作,由于冷空氣的穿透和沖刷力,使原有縫隙會變得越來越大,外表面溫度會逐漸升高。
二、爐墻結構合理,保溫密封良好:
爐墻是構成鍋爐爐膛與流通煙道的外壁,維持其內部系統(tǒng)的高溫狀態(tài),減緩向外界散熱,并使煙氣按所規(guī)定的方向流通??梢姞t墻是主體設備的重要組成部分,應重視其設計和施工。要求有良好的耐熱、絕熱、嚴密、抗蝕和防振等性能,并具有足夠的機械強度和承受溫度急劇變化的性能。此外,還要求質輕價廉,便于施工與維護。因而爐墻對主體設備性能的影響是非常大的。
爐墻按其結構不同,分為重型爐墻和輕型爐墻兩種。大中型鍋爐一般采用重型爐墻,它分為內外兩層,內層為耐火磚,外層砌紅磚,兩層間留有20mm左右間隔,填充礦渣棉板或珍珠巖顆粒等保溫材料。兩層之間沿高度方向間隔用鎖磚連接,內層留有適量膨脹縫。重型爐墻保溫性能好,節(jié)省外護鋼板。而小型鍋爐特別是快裝鍋爐多采用輕型爐墻,它是由輕質耐火磚與保溫材料組合而制成的。優(yōu)點是質輕、施工簡單,但需外護鋼板。
三、爐墻及保溫層的維修方法:
根據(jù)多年基層工作經驗,應重視和加強爐墻的維修與保護,可視具體情況采用以下方法。
填縫堵漏法:
此方法主要適用于較大的縫隙漏熱處,提高爐體的嚴密性。首先用壓縮空氣吹掃干凈縫隙中的塵土,必要時用鏟刀修整鏟平縫隙。然后用水泥澆注料或細黏土粉與適量海泡石粉加水玻璃和少量鹵水,攪拌成軟膏狀,填塞到縫隙里邊,中間塞耐火纖維棉或氈條、石棉等,最外邊再用上述泥料塞滿壓實、抹光。一般可在正常運行時修理,如在停爐檢修時處理,里外同時填塞效果更好。
爐門、看火孔、灰門等處的門蓋與門框之間,均有一圈槽,鑲嵌有石棉繩。當運行一段時間后,易損壞脫落,加大了散熱損失并漏入爐內冷空氣。在鍋爐運行中可以進行更換,但要注意用石棉板或耐火磚擋好爐門洞口,防止燙傷操作人員。在門框的周邊與爐墻之間常出現(xiàn)裂縫,用上述方法修理即可,如在停爐檢修時,從內外側同時修補更堅固一點。
2.拆砌挖補法:
此方法主要適用于磚砌爐墻局部變形、剝落、掉磚、倒塌等情況。一般多出現(xiàn)在爐墻內側,致使外表面溫度急劇升高,散熱損失加大。同時威脅到安全生產,應及時進行修理。在停爐前進行詳細檢查,制訂穩(wěn)妥方案,做好準備工作,有時需要搭好腳手架,確保安全。首先要拆除損壞部位,清理干凈底部與周邊,用原規(guī)格的耐火磚砌好即可。還可視具體情況,用耐火澆注料或水泥澆注料搗打,在搗打時需要支模板,并應注意搗打料不宜太軟,否則會出現(xiàn)較大的收縮縫。
3.表面噴涂法:
表面噴涂法也叫表面噴漿法,主要適用于爐墻表面小裂紋較多、砌爐質量差、磚縫泥料不飽滿或者預留膨脹縫開裂透氣等,致使爐墻外表面溫度較高。為了降低散熱損失,增強爐體的嚴密性,應及時進行處理。
噴涂所用設備為工業(yè)噴漿機,室內裝修用的噴漿機也可。漿料選用細黏土粉,用水調和并加適量水玻璃與鹵水,稀稠度要適合噴涂;亦可購耐火泥漿或耐火涂料。一般可在鍋爐運行中外表面溫度稍高時進行,也可在停爐檢修時內外表面同時進行噴涂。溫度高便于漿料與爐墻黏結、干燥??煞侄啻螄娡浚ㄈ?~3次),一層干燥后再噴涂下一層。每層不可太厚,太厚了流失多。噴涂的總厚度應掌握在3~5mm之間,可降低爐墻外表面溫度3~5℃,并增加爐體的嚴密性。
4.抹灰貼附法:
所謂抹灰貼附法,就是在爐墻外表面,用人工涂抹一層耐火保溫泥料。該方法主要適用于爐墻相對較薄、外壁溫度高、散熱損失大的情況。所用材料為細黏土粉、海泡石粉(或石棉絨、蛭石粉、石膏粉等),加水調和并配入適量水玻璃、鹵水,調成膏狀。用人工涂抹在需要保溫的爐墻外表面,有時也可在內側貼附。均需壓實、抹光,其厚度一般為15~30mm,太薄了不易粘貼,太厚了無必要,可在常溫下涂抹。該方法的優(yōu)點是能有效地降低爐墻外表面溫度10℃左右,提高爐體的嚴密性。缺點是爐墻外表面保溫絕熱后,其內層溫度相應升高,鋼結構溫度也要提高。如在施工時表面不好粘貼,可敷設鐵絲網或在磚縫插入鋼釘。為增加外表面美觀,在絕熱層外面可刷涂料。
5.表面貼氈法:
該方法的特點是在爐墻內表面粘貼適當厚度的耐火纖維氈。視爐膛內的溫度高低,選擇纖維氈的品種與厚度。溫度低時選普通耐火纖維氈,溫度高時選硅酸鋁耐火纖維氈。其厚度視保溫要求一般為20~30mm,可用專用黏結劑在常溫時粘貼。實踐證明,爐墻外表面溫度可降低15℃左右。
表面貼氈法主要適用于爐墻相對較薄、外表面溫度太高、散熱損失大且鍋爐負荷變化頻繁等場合。當爐墻內側保溫后,不但可明顯降低表面散熱損失q5,而且還可增加爐體的嚴密性,減少爐墻蓄熱量,鍋爐快速升溫,也不會造成耐火材料裂紋或變形等問題。在爐膛側墻內側貼氈時應當避開膜式水冷壁,或在水冷壁管間貼附,否則影響少量受熱面。最好在衛(wèi)燃帶貼附,亦可改換成在爐墻外側抹灰貼附。實踐證明,耐火纖維氈可承受高溫氣流沖刷,但不能抵抗機械外力作用。
四、管網保溫層損壞與維修方法:
管網輸送效率與存在問題:
無論是蒸汽管網或是熱水管網,要求熱能輸送效率應在96%以上,表面散熱損失小于4%。經多年現(xiàn)場測試或節(jié)能監(jiān)測得知,多數(shù)企業(yè)可以達到要求指標。石化、化工、發(fā)電等行業(yè),管網保溫絕熱搞得規(guī)范、整潔,無滲漏問題,表面散熱損失均在2%以下。但也有不少企業(yè)尤其是小型鍋爐房達不到要求,存在問題較多,主要表現(xiàn)在:
①管網保溫材料性能差,施工不符合標準規(guī)范。保護層破損嚴重,保溫結構有脫落現(xiàn)象,個別企業(yè)還存在裸管問題,管網散熱損失遠超標準規(guī)定。這種熱損失太可惜,鍋爐系統(tǒng)耗用大量能源與人力,方轉換為蒸汽或熱水,在輸送過程中白白流失了,是一種極大的浪費。
②影響管網輸送效率的另一個重要問題,就是管道、閥門的跑、冒、滴、漏。這是老問題了,還未引起足夠重視。如以滲漏水為例,可用下式近似計算,其每年的熱損失是驚人的。
③對管網維護差,重視不夠,存在問題不能得到及時修復。
2.管網保溫絕熱層的維修方法:
管網的保溫結構有多種,常見的有:拼砌式捆扎結構(各種預制保溫瓦、保溫氈等)、纏繞結構(用石棉繩或保溫帶等)、涂抹結構(現(xiàn)場配制保溫料或購置保溫膏等)以及巖棉保溫套管等。其共同點,一般分為三層,即絕熱層、包扎層與表面保護層。就破損原因分析,首先損壞的是表面保護層。保護層完整無損,內里的絕熱材料不可能脫落損壞。因此,選擇與敷設好保護層是關鍵所在。
保護層一般有五種用料:傳統(tǒng)方法系采用石棉水泥人工涂抹法??捎盟Aд{和并加入適量鹵水,調成膏狀;比較高檔次的是用鍍鋅鋼板包扎,并用自攻螺釘或卷邊法咬合固定牢固;新近生產的玻璃纖維鋁箔板和玻璃鋼材料,并用鋁箔膠帶或鋼帶捆扎牢固;還有一種叫防水玻璃纖維布,系在表面浸透瀝青油,經壓光而成。在選擇保護層材質時,應根據(jù)堅固耐用、防潮、防雨性能與周圍環(huán)境要求等具體情況決定。
包扎層主要用料為鐵絲網并用鐵絲捆扎。其作用是捆扎好絕熱層,保持規(guī)整、堅固,便于整理成圓形,其外敷設保護層,達到管網整潔美觀。
保溫絕熱層的維修方法,一般參照原結構與損壞的具體情況,擇優(yōu)選用。如原來是巖棉套管結構,最好仍用原規(guī)格巖棉套管修復。拆除損壞部分,用手鋸把保留部分切割整齊,把鋼管外壁清理干凈并涂刷防銹漆,然后把所需巖棉管縱向切開,套在鋼管上并切口朝下,用鍍鋅鐵絲捆扎牢固,其外不必包扎鐵絲網,但需用玻璃纖維布螺旋纏繞兩層,方向相反,每圈壓邊30~50mm,并用鍍鋅鐵絲捆扎,防止松散,最后包扎保護層。有時用涂抹法修復較為簡單實用,所用材料易于購進,現(xiàn)場配制也較為方便,不受損壞形狀限制,不必非得切割找齊,直接購買預制袋裝保溫膏更為便捷。若原保溫層較薄時,還可適當加厚。當遇到不規(guī)則部位時,如閥門、法蘭、彎頭等,需要進行固定式保溫,則可按其形狀進行涂抹,非常方便,節(jié)省工時。
涂抹法所用材料與配方為:細黏土粉50kg、石棉絨50kg、海泡石粉2m3(或蛭石粉、珍珠巖粉),用水玻璃300kg并加適量鹵水調和成膏狀。
五、爐墻、管道表面散熱損失節(jié)能監(jiān)測:
通常選用接觸式表面溫度計或低溫紅外測溫儀,測定爐墻與管道外表面溫度。爐墻的面積比較大,應分部位設代表性測點,除專門測試外,在爐門、看火孔300mm周圍不設測點。管道應分前、中、后三段,每段選一截面,測周邊上下與左右側四點溫度。環(huán)境溫度距散熱面1m處測取。上述溫度各取算術平均值,并按常規(guī)進行計算,依據(jù)國家標準進行評價,提出改進意見與建議。
有時,為了專門尋找漏熱部位或漏熱點時,可用紅外測溫儀對爐墻或管網專項進行測定,以便針對性地采取節(jié)能措施。
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