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【摘 要】本文介绍了1000MW机组炉顶密封安装工艺的改进，是防止锅炉各运行工况的漏烟、漏灰的关健所在。炉顶密封安装的好坏直接影响锅炉的使用寿命，同时粉尘污染也影响着电厂的整体环境。
【关健词】锅炉；炉顶密封；炉墙密封；设计与施工；重要性
0.引言
华能广东海门电厂一期4×1000MW机组锅炉采用日本BHK公司技术，由东方锅炉厂设计制造，锅炉为超超临界参数、循环泵式启动系统、前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架直流炉
锅炉炉顶在正常运行的各种工况下应有足够的严密性来保证漏烟漏灰。但在试运行过程中仍然存在漏灰漏烟现象，无法满足严密性这一要求，给锅炉安全运行及电厂环境造成影响。一方面仍为设计原因，一方面为安装原因。认真总结，分析原因，整理并改进设计及施工工艺，增加锅炉密封的严密性。
1.炉顶密封的结构特点
锅炉沿炉膛出口、水平烟道的烟气流方向布置有屏式过热器、高温过热器、高温再热器、 后水冷壁管、前包墙过热器和中隔屏过热器、低温过热器等受热面，除此之外还有四面炉墙与顶棚管间的密封，各管排穿过顶棚过热器后与炉顶外联箱连接。所有穿过炉顶的管子，均与顶棚管间封焊固定， 即各级受热面管排穿过顶棚时，均采用梳形密封板、折边板、膨胀节等薄板金属结构完成穿顶棚处的垂直交叉密封。
特点：①穿炉顶管多；②支吊架多；③四面墙均与炉顶管紧靠交界；④各部件管壁温差较大；⑤膨胀方向复杂；⑥前炉顶区域炉内烟气常存在燃烧脉动和微正压，容易造成烟灰外漏；⑦密封结构的刚度和工作条件差异较大；⑧部分区域安装难度大。⑨由于锅炉本体穿墙管部位热态位移、热交变应力大、金属密封膨胀不足等因素将造成密封开裂漏灰、漏风。
2.安装工艺
2.1 一次密封
1）在锅炉整体水压试验前，对照图纸要求，应将炉顶所有与受热面管子或集箱相焊的一次密封件及密封预埋件安装焊接完毕。焊缝成型美观无咬边现象，经严密性检查不渗漏。确需在水压试验后焊接的，应取得相关厂家或单位的认可，并有可靠的技术和检验措施。
2）管子和集箱上均焊有预埋件，一次密封件可直接与预埋件焊接。部分无预埋件的位置，视具体情况采用相应施工技术措施，集箱及高合金材质需进行提前预热处理。
3）仔细核对图纸，认真检查各角落一次密封件是否有遗漏、未焊满、错焊等情况。
2.2 二次密封
1）二次密封與耐火材料的浇注配合进行。先安装二次密封封槽，封槽上表面暂不密封，待浇注完成后进行密封。
2）密封槽的底板，立板的水平度和平整度应保证不大于5mm，在误差明显位置拉线，修复平整。
3）管屏密封槽体应安装平整，与管屏连接处应焊接牢固，保证严密性。各部件必须有足够的热膨胀量，安装部件的外观保持干净，无熔渣及飞溅物，气割表面修磨平整，临时加固等切除。
4）波型伸缩节的焊缝应严密，波节完好无变形。
5）波型伸缩节一般为不锈钢薄钢板材质，安装时防止电焊击穿。为保证边角整齐，不锈钢波型伸缩节不允许火焰切割。
6）密封焊接时应将待焊工件垫置牢固，以防止在焊接过程中产生变形和附加应力。密封安装点焊后，应检查各个焊点的质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点焊。点焊长度不少于10mm，厚度不少于3mm。
7）为了保证气密性，所有密封组件以全部焊接密封为原则，为保证锅炉密封性能，安装时必须精心施焊，不允许存在漏烟的缝隙，焊后检查若有未密封处，用设计指定的厚度、材质的钢板现场下料焊接密封。
8）施焊中应特别注意接头和收弧质量，收弧时应将熔池填满。多层多道焊时，接头应错开。不锈钢的焊接要严格控制层间温度，一般在250℃以下，防止集中热变形。同时注意检查点焊处是否有裂纹，如有应打磨掉重新焊接。密封焊完成后，应仔细检查焊缝外观，清理尺溅和其它杂物。
9）炉墙四角、顶棚管与垂直管排交叉处、穿墙处的密封等的安装应注意要严格按图设计尺寸施工保证密封质量，防止锅炉热态运行时产生应力和变形拉裂。同时合理安排安装及焊接顺序，避免产生难以焊接位置，特别是交界位置（如前墙水冷壁和前顶棚在左右两墙角交叉处的密封）。并注意不同材质合金钢材料相应的焊条的选用。
10）穿越二次密封罩壳的小管道、热电偶等设置有膨胀补偿装置，同时管道上设有预埋件，此处需在管道安装前预先套入，管道和膨胀补偿装置间的密封要严密不漏。热电偶等穿密封处应装设套管，套管内部密实装填保温棉或保温浇注料，如在二次密封板处直接开孔，需用浇注料把穿孔处填实，防止漏灰。
3.存在问题
3.1 前顶棚与前水冷壁两侧角部密封由于结构限制，对安装造成一定困难，无法保证全面密封。
3.2 末级再热器一般屏间间距不仅狭窄约230mm，且纵向长度达2000mm，现场二次密封的施焊很困难，质量不易保证。
3.3 膨胀问题：虽然在大型锅炉都设立了膨胀中心及膨胀节，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，而热应力又正比于线膨胀系数和温差，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。因此，金属构件变形、开裂时有发生。
3.4 由于炉顶整体密封面积过大，当密封钢板有漏焊点等穿孔缺陷或隔热耐火混凝土有损坏时，高温烟气流将在密封板下窜行，很快就会使密封钢板受热变形而损坏，造成炉顶漏烟。
3.5 中后段顶棚为散管结构，管间间隙将出现漏浆，增加施工难度，很难保证耐火混凝土浇筑质量；锅炉投运后，顶棚散管膨胀、变形会使管间间隙拉大或损坏耐火混凝土（ 从已运行的散管顶棚锅炉可知，运行一段时间后，顶棚管将变得长短不一、间隙也大小不均）； 炉内高温烟气从管间间隙透过，经耐火混凝土膨胀缝或已损坏耐火混凝土位置进入密封钢板下窜行或密封钢板直接受高温热辐射。 3.6 由于结构上的要求，炉顶有许多穿墙管、悬吊管、支吊架必须穿越炉顶耐火材料层，在高温工况下，这些管子、吊杆都会相对膨胀，管子周围出现龟裂，如果锅炉膨胀中心选择不当或密封板安装不当，炉顶平面以及顶棚与炉墙交接处的密封耐火材料会出现裂缝，因锅炉的振动以及启停时温度的变化，容易造成锅炉炉顶的泄漏。
4.施工工艺改进
4.1 由于结构限制，在安装前需详细阅读图纸，合理安排各铁件安装顺序并精心施焊，同时锅炉厂应优化结构设计，尽量减少繁杂的密封焊接，如采用大罩壳结构密封等。对于波型节可参照实际情况在炉外进行部分组装。安装时的冷拉值应符合图纸要求。由于高再、低再出口垂直段等处穿顶棚二次密封膨胀节间隙较近，不易焊接，可先把相邻一组膨胀节框拉起以扩大焊接空间，其它间隙小处可采用接长焊条、放置折射镜等方法焊接。
4.2 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。应在锅炉检修中检查并及时维护修复，消除缺陷，逐步使这些构件适应实际运行工况下的热应力变化规律，不断总结经验积累数据加以完善，提高它们的密封功能。
4.3 中后段顶棚由于是散管结构，表面布置有高温耐火浇注材料，此区域应保证一次密封的安装质量，在保证膨胀的前提下减小空洞间隙，部分间隙较大位置需使用指定材质钢板进行填补，避免耐火浇注料在运行中脱离掉落形成孔洞，阻止烟气直接侵蚀二次密封板。另外二次密封板的材料选用上也就应充分考虑到高温烟气侵蚀的恶劣工况要求，以起到阻止烟气外泄的坚固防线作用。
4.4 对于所有支吊架装置、悬吊管等穿顶棚或与顶棚交叉处，均应设置有二次密封板并加装膨胀节。实践证明仅靠浇注料是起不到长期密封效果的，必须采用钢性密封板进行密封。
4.5 设计方面的改进：在炉顶密封原设计基础上，增加塑膜防漏密封层，防止由于锅炉本体穿墙管部位热膨胀、热交变应力大、金属密封膨胀不足等因素将造成漏灰、漏风。
4.6 采用塑膜防漏密封技术，把所有可能产生的膨胀点即泄漏点置于密封层的中心点上，确保陶瓷纤维密封层能完整地吸收三方位的膨胀。在各部位穿墙管处保证吸收锅炉膨胀量不小于60mm，在前顶棚与前水密封、顶棚管与两侧墙的接缝处按施工图纸设计保证吸收的膨胀量为不小于120mm。塑膜防漏密封层必须根据锅炉各密封部位采取自然成型、平滑过渡的方式铺设，禁止采用平铺方式。
5.结束语
通过部分改进以及安装过程中的高度重视，炉顶密封效果在锅炉168运行过程中得到良好印证，爐顶漏烟漏基本消除。
另外锅炉密封应从设计、安装、运行等各个环节综合考虑，设计要便于安装，安装必须精细，同时在运行检修过程中积累改进经验。各锅炉厂在设计上也可相互参考，采用更合理局部结构。
作者简介：
姚建民（1963-），男，浙江杭州人，工程师，长期从事火电建设工作。
【关健词】锅炉；炉顶密封；炉墙密封；设计与施工；重要性
0.引言
华能广东海门电厂一期4×1000MW机组锅炉采用日本BHK公司技术，由东方锅炉厂设计制造，锅炉为超超临界参数、循环泵式启动系统、前后墙对冲燃烧方式、一次中间再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架直流炉
锅炉炉顶在正常运行的各种工况下应有足够的严密性来保证漏烟漏灰。但在试运行过程中仍然存在漏灰漏烟现象，无法满足严密性这一要求，给锅炉安全运行及电厂环境造成影响。一方面仍为设计原因，一方面为安装原因。认真总结，分析原因，整理并改进设计及施工工艺，增加锅炉密封的严密性。
1.炉顶密封的结构特点
锅炉沿炉膛出口、水平烟道的烟气流方向布置有屏式过热器、高温过热器、高温再热器、 后水冷壁管、前包墙过热器和中隔屏过热器、低温过热器等受热面，除此之外还有四面炉墙与顶棚管间的密封，各管排穿过顶棚过热器后与炉顶外联箱连接。所有穿过炉顶的管子，均与顶棚管间封焊固定， 即各级受热面管排穿过顶棚时，均采用梳形密封板、折边板、膨胀节等薄板金属结构完成穿顶棚处的垂直交叉密封。
特点：①穿炉顶管多；②支吊架多；③四面墙均与炉顶管紧靠交界；④各部件管壁温差较大；⑤膨胀方向复杂；⑥前炉顶区域炉内烟气常存在燃烧脉动和微正压，容易造成烟灰外漏；⑦密封结构的刚度和工作条件差异较大；⑧部分区域安装难度大。⑨由于锅炉本体穿墙管部位热态位移、热交变应力大、金属密封膨胀不足等因素将造成密封开裂漏灰、漏风。
2.安装工艺
2.1 一次密封
1）在锅炉整体水压试验前，对照图纸要求，应将炉顶所有与受热面管子或集箱相焊的一次密封件及密封预埋件安装焊接完毕。焊缝成型美观无咬边现象，经严密性检查不渗漏。确需在水压试验后焊接的，应取得相关厂家或单位的认可，并有可靠的技术和检验措施。
2）管子和集箱上均焊有预埋件，一次密封件可直接与预埋件焊接。部分无预埋件的位置，视具体情况采用相应施工技术措施，集箱及高合金材质需进行提前预热处理。
3）仔细核对图纸，认真检查各角落一次密封件是否有遗漏、未焊满、错焊等情况。
2.2 二次密封
1）二次密封與耐火材料的浇注配合进行。先安装二次密封封槽，封槽上表面暂不密封，待浇注完成后进行密封。
2）密封槽的底板，立板的水平度和平整度应保证不大于5mm，在误差明显位置拉线，修复平整。
3）管屏密封槽体应安装平整，与管屏连接处应焊接牢固，保证严密性。各部件必须有足够的热膨胀量，安装部件的外观保持干净，无熔渣及飞溅物，气割表面修磨平整，临时加固等切除。
4）波型伸缩节的焊缝应严密，波节完好无变形。
5）波型伸缩节一般为不锈钢薄钢板材质，安装时防止电焊击穿。为保证边角整齐，不锈钢波型伸缩节不允许火焰切割。
6）密封焊接时应将待焊工件垫置牢固，以防止在焊接过程中产生变形和附加应力。密封安装点焊后，应检查各个焊点的质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点焊。点焊长度不少于10mm，厚度不少于3mm。
7）为了保证气密性，所有密封组件以全部焊接密封为原则，为保证锅炉密封性能，安装时必须精心施焊，不允许存在漏烟的缝隙，焊后检查若有未密封处，用设计指定的厚度、材质的钢板现场下料焊接密封。
8）施焊中应特别注意接头和收弧质量，收弧时应将熔池填满。多层多道焊时，接头应错开。不锈钢的焊接要严格控制层间温度，一般在250℃以下，防止集中热变形。同时注意检查点焊处是否有裂纹，如有应打磨掉重新焊接。密封焊完成后，应仔细检查焊缝外观，清理尺溅和其它杂物。
9）炉墙四角、顶棚管与垂直管排交叉处、穿墙处的密封等的安装应注意要严格按图设计尺寸施工保证密封质量，防止锅炉热态运行时产生应力和变形拉裂。同时合理安排安装及焊接顺序，避免产生难以焊接位置，特别是交界位置（如前墙水冷壁和前顶棚在左右两墙角交叉处的密封）。并注意不同材质合金钢材料相应的焊条的选用。
10）穿越二次密封罩壳的小管道、热电偶等设置有膨胀补偿装置，同时管道上设有预埋件，此处需在管道安装前预先套入，管道和膨胀补偿装置间的密封要严密不漏。热电偶等穿密封处应装设套管，套管内部密实装填保温棉或保温浇注料，如在二次密封板处直接开孔，需用浇注料把穿孔处填实，防止漏灰。
3.存在问题
3.1 前顶棚与前水冷壁两侧角部密封由于结构限制，对安装造成一定困难，无法保证全面密封。
3.2 末级再热器一般屏间间距不仅狭窄约230mm，且纵向长度达2000mm，现场二次密封的施焊很困难，质量不易保证。
3.3 膨胀问题：虽然在大型锅炉都设立了膨胀中心及膨胀节，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，而热应力又正比于线膨胀系数和温差，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。因此，金属构件变形、开裂时有发生。
3.4 由于炉顶整体密封面积过大，当密封钢板有漏焊点等穿孔缺陷或隔热耐火混凝土有损坏时，高温烟气流将在密封板下窜行，很快就会使密封钢板受热变形而损坏，造成炉顶漏烟。
3.5 中后段顶棚为散管结构，管间间隙将出现漏浆，增加施工难度，很难保证耐火混凝土浇筑质量；锅炉投运后，顶棚散管膨胀、变形会使管间间隙拉大或损坏耐火混凝土（ 从已运行的散管顶棚锅炉可知，运行一段时间后，顶棚管将变得长短不一、间隙也大小不均）； 炉内高温烟气从管间间隙透过，经耐火混凝土膨胀缝或已损坏耐火混凝土位置进入密封钢板下窜行或密封钢板直接受高温热辐射。 3.6 由于结构上的要求，炉顶有许多穿墙管、悬吊管、支吊架必须穿越炉顶耐火材料层，在高温工况下，这些管子、吊杆都会相对膨胀，管子周围出现龟裂，如果锅炉膨胀中心选择不当或密封板安装不当，炉顶平面以及顶棚与炉墙交接处的密封耐火材料会出现裂缝，因锅炉的振动以及启停时温度的变化，容易造成锅炉炉顶的泄漏。
4.施工工艺改进
4.1 由于结构限制，在安装前需详细阅读图纸，合理安排各铁件安装顺序并精心施焊，同时锅炉厂应优化结构设计，尽量减少繁杂的密封焊接，如采用大罩壳结构密封等。对于波型节可参照实际情况在炉外进行部分组装。安装时的冷拉值应符合图纸要求。由于高再、低再出口垂直段等处穿顶棚二次密封膨胀节间隙较近，不易焊接，可先把相邻一组膨胀节框拉起以扩大焊接空间，其它间隙小处可采用接长焊条、放置折射镜等方法焊接。
4.2 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。应在锅炉检修中检查并及时维护修复，消除缺陷，逐步使这些构件适应实际运行工况下的热应力变化规律，不断总结经验积累数据加以完善，提高它们的密封功能。
4.3 中后段顶棚由于是散管结构，表面布置有高温耐火浇注材料，此区域应保证一次密封的安装质量，在保证膨胀的前提下减小空洞间隙，部分间隙较大位置需使用指定材质钢板进行填补，避免耐火浇注料在运行中脱离掉落形成孔洞，阻止烟气直接侵蚀二次密封板。另外二次密封板的材料选用上也就应充分考虑到高温烟气侵蚀的恶劣工况要求，以起到阻止烟气外泄的坚固防线作用。
4.4 对于所有支吊架装置、悬吊管等穿顶棚或与顶棚交叉处，均应设置有二次密封板并加装膨胀节。实践证明仅靠浇注料是起不到长期密封效果的，必须采用钢性密封板进行密封。
4.5 设计方面的改进：在炉顶密封原设计基础上，增加塑膜防漏密封层，防止由于锅炉本体穿墙管部位热膨胀、热交变应力大、金属密封膨胀不足等因素将造成漏灰、漏风。
4.6 采用塑膜防漏密封技术，把所有可能产生的膨胀点即泄漏点置于密封层的中心点上，确保陶瓷纤维密封层能完整地吸收三方位的膨胀。在各部位穿墙管处保证吸收锅炉膨胀量不小于60mm，在前顶棚与前水密封、顶棚管与两侧墙的接缝处按施工图纸设计保证吸收的膨胀量为不小于120mm。塑膜防漏密封层必须根据锅炉各密封部位采取自然成型、平滑过渡的方式铺设，禁止采用平铺方式。
5.结束语
通过部分改进以及安装过程中的高度重视，炉顶密封效果在锅炉168运行过程中得到良好印证，爐顶漏烟漏基本消除。
另外锅炉密封应从设计、安装、运行等各个环节综合考虑，设计要便于安装，安装必须精细，同时在运行检修过程中积累改进经验。各锅炉厂在设计上也可相互参考，采用更合理局部结构。
作者简介：
姚建民（1963-），男，浙江杭州人，工程师，长期从事火电建设工作。