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摘 要：对于燃褐煤、制粉系统为风扇磨直吹系统的大容量机组，高温炉烟管道的设计历来都是工程设计的重要部分，它的优劣直接影响到工程的安全性与经济性。老挝洪沙3×600 MW坑口电站采用了膜式内冷式高温炉烟管道，在安全运行的前提下使本工程具有更好的技术先进性、可靠性和经济性。该文对膜式水冷高温炉烟管道和传统高温炉烟管道的结构进行了论述，并对各种结构的高温炉烟管道的优缺点进行了比较。
关键词：膜式内冷高温炉烟管道 内保温结构高温炉烟管道 外保温结构高温炉烟管道 内外结合结构高温炉烟管道
中图分类号：TK228 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0237-01
风扇磨制粉系统的干燥剂由高温炉烟、热烟、热风三介质组成，三种介质在高温炉烟管道混合室混合后吹进风扇磨。由于高温炉烟管道对机组安全运行的具有极重要的作用，它的设计一直倍受关注，多年来，研究人员不断对高温炉烟的结构形式进行研究和改进，先后有内保温结构高温炉烟管道、外保温结构高温炉烟管道、内外结合结构高温炉烟管道、膜式内冷高温炉烟管道。该文对几种结构形式的高温炉烟管道的优缺点作了比较。
1 传统与膜式内冷高温炉烟管道结构
1.1 传统高温炉烟管道结构
目前国内电厂燃褐煤锅炉采用的高温炉烟管道主要有三种结构，即内保温结构、外保温结构和内外保温结合结构。
1.1.1 内保温结构高温炉烟管道
内保温结构的高温炉烟管道是目前最常见的设计方式，其最外层采用普通碳钢管，中间层衬保温材料，最内层衬耐火材料。
1.1.2 外保温结构高温炉烟管道
外保温结构高温炉烟管道是国内为了克服内保温结构高温炉烟管道的一些缺点而采用的一种设计形式。其结构为最内层采用耐热合金钢材钢管，外包保温材料，最外层覆镀锌铁皮。
1.1.3 内外结合结构高温炉烟管道
内外结合结构综合了内保温和外保温的优点，其高温段采用内保温结构即普通碳钢管内衬保温材料，而相对低温的与原煤混合的干燥段则采用耐热钢外衬保温材料的外保温结构。
1.2 膜式内冷高温炉烟管道结构
高温炉烟管道内膜式壁将锅炉炉膛水冷壁受热面的型式移植到高温炉烟管道上，冷却水系统设计有回系统和不回系统两种。有回系统膜式内冷高温炉烟管道系统的冷却水从凝结水水泵出口引出，冷却水从管道底部引入，顶部引出，以便于管内气泡排出。冷却水从管道顶部引至低压加热器出口，返回原电厂的汽水循环系统。也就是说，来自凝结水泵的凝结水将分为两路，一路仍按照原系统走向运行，直接进入低压加热器，而另一路则进入膜式内冷高温炉烟管道系统，再返回低压加热器出口。不回系统是单独设置一套冷却水系统，此系统由管路、循环水泵和换热装置组成，系统相对独立，通过膜式内冷烟道加热的水用于供热或其他途径。
2 膜式内冷高温炉烟管道与传统高温炉烟管道优缺点比较
2.1 内保温结构高温炉烟管道
此种保温结构的高温炉烟管道的造价成本最低，可节省大量的昂贵的耐高温合金钢。由于其内壁直接与烟气接触的是耐火、耐磨材料，此种材料对温度的变化影响相对较小。但其缺点是管道重量较大，且更为严重的是，高温炉烟温度在20 ℃～1085 ℃之间急剧变化，由于管道本身的保温结构热补偿能力极差，在投运一段时间后，保温砖和耐火砖就会松动，产生脱落现象。低温段由于受到原煤的不断冲击，保温的脱落严重，固定抓钉烧坏也是保温脱落的主要原因。保温脱落后，碳钢管壁直接与高温烟气接触，造成管道由于承受不了高温而被烧坏，严重漏风，致使磨煤机干燥出力不足。由于保温和固定抓钉落入磨煤机，也造成磨煤机叶轮和打击板受损，从而导致停炉、停机。
2.2 外保温结构高温炉烟管道
外保温结构的高温炉烟管道解决了内保温结构材料脱落的问题，且安装方便，施工难度小，但代价是高温耐热合金材料在市场价格高、投资成本过大，且其受温度的影响较大。由于外保温材料铸造等方面的原因，在磨煤机频繁启停时，温度的剧烈变化会导致管道出现管壁龟裂现象。时间长就会发生管道出现管道扭曲变形、外保温脱落、焊口开焊、支吊架管部开焊、拉杆断裂甚至管道断裂、脱落等现象。[1]
2.3 内外结合保温结构
内外结合保温结构综合了内保温结构和外保温结构的优点，其造价相对较低，受温度变化影响小。内外结合保温形式的高温炉烟管道虽然较前两种保温形式有了很大的改进，但仍不能保证高温炉烟管道的长期运行，保温层的脱落问题、膨胀节的寿命问题、管道开裂问题、漏风问题等仍未得到根本解决。
2.4 膜式内冷高温炉烟管道
膜式内冷高温炉烟管道在安全性上有了很大的提高。在膜式内冷高温炉烟管道系统中，管道本体通膜式内冷却使得管道内部耐磨与隔热材料的工作温度大幅降低，从而使得管道内耐磨与隔热材料的工作寿命显著增加，大大提高了高温炉烟管道设备的工作可靠性。即使管道内耐磨隔热材料局部脱落，膜式壁也不会发生烧穿事故，且烟气热量被冷却水吸收后返回低压加热器从而得以有效利用。
但膜式内冷高温炉烟管道比传统炉烟管道多了一路冷却水，有回系统的膜式高温炉烟管道设计从凝汽器引出一路水至高温炉烟管道，在实践中也要注意抢水问题，基于炉烟管道的高度，要注意要保证一定的压力才能实现管道内水循环。为了不影响原有电厂的汽水循环系统，进入高温炉烟管道系统的流量不宜过大，否则可能影响到低压加热器的正常运行，且管内流速高时，流动阻力也会随之增大。另一方面，冷却水流量过小时，管道内吸热量有可能使膜式内冷管内的液态水汽化，汽液两相混合物对管内工质在并联管组各管中流量的均匀分配极为不利，因而在管道系统正常运行时管内冷却水流量应能保证管道出口水未被汽化。因此，膜式内冷高温炉烟管道内冷却水流速的选取宜为在满足气泡排出安全流速与管道出口工质未被汽化的要求下，管内流速尽量选取的较低。[2]
3 结语
通过比较三种传统高温炉烟管道与膜式内冷高温炉烟管道的结构和优缺点，膜式内冷高温炉烟管道具有安全可靠的突出优势，同时也具有更好的经济性，设备初次投资和维护费用显著降低，其设计可以综合考虑冷却水系统和整个热力系统，利用冷却源余热和保温措施使膜式内冷炉烟管道更节能高效，膜式内冷高温炉烟管道是技术更为先进，值得广泛推广的一种热烟道形式。
参考文献
[1] 谷永锋，王晓聆.高温炉烟管道保温结构的设计及应用研究[J].黑龙江电力， 2009（3）：193-196.
[2] 鲁常春，梁瑶.膜式水冷高温炉烟管道在老挝HONGSA电厂的应用[J].电站系统工程，2015（3）：53-54.
关键词：膜式内冷高温炉烟管道 内保温结构高温炉烟管道 外保温结构高温炉烟管道 内外结合结构高温炉烟管道
中图分类号：TK228 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0237-01
风扇磨制粉系统的干燥剂由高温炉烟、热烟、热风三介质组成，三种介质在高温炉烟管道混合室混合后吹进风扇磨。由于高温炉烟管道对机组安全运行的具有极重要的作用，它的设计一直倍受关注，多年来，研究人员不断对高温炉烟的结构形式进行研究和改进，先后有内保温结构高温炉烟管道、外保温结构高温炉烟管道、内外结合结构高温炉烟管道、膜式内冷高温炉烟管道。该文对几种结构形式的高温炉烟管道的优缺点作了比较。
1 传统与膜式内冷高温炉烟管道结构
1.1 传统高温炉烟管道结构
目前国内电厂燃褐煤锅炉采用的高温炉烟管道主要有三种结构，即内保温结构、外保温结构和内外保温结合结构。
1.1.1 内保温结构高温炉烟管道
内保温结构的高温炉烟管道是目前最常见的设计方式，其最外层采用普通碳钢管，中间层衬保温材料，最内层衬耐火材料。
1.1.2 外保温结构高温炉烟管道
外保温结构高温炉烟管道是国内为了克服内保温结构高温炉烟管道的一些缺点而采用的一种设计形式。其结构为最内层采用耐热合金钢材钢管，外包保温材料，最外层覆镀锌铁皮。
1.1.3 内外结合结构高温炉烟管道
内外结合结构综合了内保温和外保温的优点，其高温段采用内保温结构即普通碳钢管内衬保温材料，而相对低温的与原煤混合的干燥段则采用耐热钢外衬保温材料的外保温结构。
1.2 膜式内冷高温炉烟管道结构
高温炉烟管道内膜式壁将锅炉炉膛水冷壁受热面的型式移植到高温炉烟管道上，冷却水系统设计有回系统和不回系统两种。有回系统膜式内冷高温炉烟管道系统的冷却水从凝结水水泵出口引出，冷却水从管道底部引入，顶部引出，以便于管内气泡排出。冷却水从管道顶部引至低压加热器出口，返回原电厂的汽水循环系统。也就是说，来自凝结水泵的凝结水将分为两路，一路仍按照原系统走向运行，直接进入低压加热器，而另一路则进入膜式内冷高温炉烟管道系统，再返回低压加热器出口。不回系统是单独设置一套冷却水系统，此系统由管路、循环水泵和换热装置组成，系统相对独立，通过膜式内冷烟道加热的水用于供热或其他途径。
2 膜式内冷高温炉烟管道与传统高温炉烟管道优缺点比较
2.1 内保温结构高温炉烟管道
此种保温结构的高温炉烟管道的造价成本最低，可节省大量的昂贵的耐高温合金钢。由于其内壁直接与烟气接触的是耐火、耐磨材料，此种材料对温度的变化影响相对较小。但其缺点是管道重量较大，且更为严重的是，高温炉烟温度在20 ℃～1085 ℃之间急剧变化，由于管道本身的保温结构热补偿能力极差，在投运一段时间后，保温砖和耐火砖就会松动，产生脱落现象。低温段由于受到原煤的不断冲击，保温的脱落严重，固定抓钉烧坏也是保温脱落的主要原因。保温脱落后，碳钢管壁直接与高温烟气接触，造成管道由于承受不了高温而被烧坏，严重漏风，致使磨煤机干燥出力不足。由于保温和固定抓钉落入磨煤机，也造成磨煤机叶轮和打击板受损，从而导致停炉、停机。
2.2 外保温结构高温炉烟管道
外保温结构的高温炉烟管道解决了内保温结构材料脱落的问题，且安装方便，施工难度小，但代价是高温耐热合金材料在市场价格高、投资成本过大，且其受温度的影响较大。由于外保温材料铸造等方面的原因，在磨煤机频繁启停时，温度的剧烈变化会导致管道出现管壁龟裂现象。时间长就会发生管道出现管道扭曲变形、外保温脱落、焊口开焊、支吊架管部开焊、拉杆断裂甚至管道断裂、脱落等现象。[1]
2.3 内外结合保温结构
内外结合保温结构综合了内保温结构和外保温结构的优点，其造价相对较低，受温度变化影响小。内外结合保温形式的高温炉烟管道虽然较前两种保温形式有了很大的改进，但仍不能保证高温炉烟管道的长期运行，保温层的脱落问题、膨胀节的寿命问题、管道开裂问题、漏风问题等仍未得到根本解决。
2.4 膜式内冷高温炉烟管道
膜式内冷高温炉烟管道在安全性上有了很大的提高。在膜式内冷高温炉烟管道系统中，管道本体通膜式内冷却使得管道内部耐磨与隔热材料的工作温度大幅降低，从而使得管道内耐磨与隔热材料的工作寿命显著增加，大大提高了高温炉烟管道设备的工作可靠性。即使管道内耐磨隔热材料局部脱落，膜式壁也不会发生烧穿事故，且烟气热量被冷却水吸收后返回低压加热器从而得以有效利用。
但膜式内冷高温炉烟管道比传统炉烟管道多了一路冷却水，有回系统的膜式高温炉烟管道设计从凝汽器引出一路水至高温炉烟管道，在实践中也要注意抢水问题，基于炉烟管道的高度，要注意要保证一定的压力才能实现管道内水循环。为了不影响原有电厂的汽水循环系统，进入高温炉烟管道系统的流量不宜过大，否则可能影响到低压加热器的正常运行，且管内流速高时，流动阻力也会随之增大。另一方面，冷却水流量过小时，管道内吸热量有可能使膜式内冷管内的液态水汽化，汽液两相混合物对管内工质在并联管组各管中流量的均匀分配极为不利，因而在管道系统正常运行时管内冷却水流量应能保证管道出口水未被汽化。因此，膜式内冷高温炉烟管道内冷却水流速的选取宜为在满足气泡排出安全流速与管道出口工质未被汽化的要求下，管内流速尽量选取的较低。[2]
3 结语
通过比较三种传统高温炉烟管道与膜式内冷高温炉烟管道的结构和优缺点，膜式内冷高温炉烟管道具有安全可靠的突出优势，同时也具有更好的经济性，设备初次投资和维护费用显著降低，其设计可以综合考虑冷却水系统和整个热力系统，利用冷却源余热和保温措施使膜式内冷炉烟管道更节能高效，膜式内冷高温炉烟管道是技术更为先进，值得广泛推广的一种热烟道形式。
参考文献
[1] 谷永锋，王晓聆.高温炉烟管道保温结构的设计及应用研究[J].黑龙江电力， 2009（3）：193-196.
[2] 鲁常春，梁瑶.膜式水冷高温炉烟管道在老挝HONGSA电厂的应用[J].电站系统工程，2015（3）：53-54.