CN104329656A - 锅炉柔性密封装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锅炉柔性密封装置及方法，所述装置包括金属网覆盖层、柔性密封层和固定部件，其中：所述柔性密封层包括不少于3层的陶瓷纤维材料层，相邻2层陶瓷纤维材料层之间通过粘合剂粘接；所述金属网覆盖层覆盖在最外侧的陶瓷纤维材料层上面；最内侧的陶瓷纤维材料层通过粘合剂与待密封的锅炉部件外表面粘接；所述固定部件将所述金属网覆盖层和柔性密封层固定连接至待密封的锅炉部件。本发明通过上述技术手段，可吸收锅炉20~600℃温差的运停过程中引起的钢板变形，从而解决现有技术因热交变应力引起的漏烟、漏灰、散热等问题。

Description

锅炉柔性密封装置及方法

技术领域

本发明涉及锅炉密封技术领域，特别地，涉及一种锅炉柔性密封装置及方法。

背景技术

煤粉锅炉柔性密封是整个锅炉运行中关键部位，也是最容易出现漏风、漏灰、散热，现有锅炉的炉顶密封一般是以物理密封方式为主，底层用钢板密封（如穿墙处可以采用钢板密封盒结构），再用耐火胶泥、耐火浇注料、保温浇注料等硬质材料密封，然后用半硬质的岩棉板、岩棉或硅酸铝板、硅酸铝棉，用粘结剂粘贴，或整体再用铁丝网、用耐火层抹面。当锅炉投运后如果出现高温状态下的振动情况，会使硬质钢板受热后变形，导致耐火材料及半硬质保温材料龟裂、脱壳，在锅炉运停过程中由于无法恢复原状而引起漏烟、漏灰、散热等问题，不但会降低锅炉热效率，并且飞扬的灰尘影响生产环境；另外，顶部积灰超温，也会给正常的锅炉检修维护带来困难。

发明内容

本发明提供一种锅炉柔性密封装置及方法，用于解决现有技术因锅炉硬质钢板受热变形导致密封保温材料龟裂、脱壳引起的漏烟、漏灰、散热的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种锅炉柔性密封装置，包括金属网覆盖层、柔性密封层和固定部件，其中：所述柔性密封层包括不少于3层的陶瓷纤维材料层，相邻2层陶瓷纤维材料层之间通过粘合剂粘接；所述金属网覆盖层覆盖在最外侧的陶瓷纤维材料层上面；最内侧的陶瓷纤维材料层通过粘合剂与待密封的锅炉部件外表面粘接；所述固定部件将所述金属网覆盖层和柔性密封层固定连接至待密封的锅炉部件；所述陶瓷纤维材料层的总厚度≥60mm，密度≥128kg/m³，抗拉强度≥70KPa，耐热温度≥1000℃；所述粘合剂的粘接强度≥3MPa，耐热温度≥1000℃。

优选的，所述柔性密封层包括3层陶瓷纤维材料，所述三层陶瓷纤维材料层的厚度按从上到下的顺序分别为25mm、13mm、25mm。

优选的，所述柔性密封层还包括镍铬锰钢网层，所述镍铬锰钢网层位于任意2层陶瓷纤维材料层之间。

优选的，当所述待密封的锅炉部件为平面结构时，所述固定部件为不锈钢钉；每平方米所述金属网覆盖层上设置的不锈钢钉的数量不少于12根，并按预设规律排列；每根钢钉的一端与所述待密封的锅炉部件固定，另一端穿过柔性密封层与所述金属覆盖网固定；当所述待密封的锅炉部件为柱形结构时，所述固定部件为不锈钢捆扎。

优选的，所述金属网覆盖层为不锈钢网，所述不锈钢网的网格形状为菱形、方形、椭圆形或圆形。

优选的，所述待密封的锅炉部件包括：大屏过热器、后屏过热器、高温过热器、高温再热器、低温过热器穿顶管部位、低温再热器穿顶棚部位、悬吊管穿顶棚部位、前包墙穿顶棚部位、前交叉部位、水冷壁两侧与顶棚管交接处部位、前后墙与顶棚交接处；其中：所述柔性密封层和金属网覆盖层在待密封的锅炉部件水平方向的延展长度为250~500mm，在高度方向延展长度为250~700mm；所述陶瓷纤维材料采用单层错缝、层间压缝的铺设方式，错缝距离不小于50mm，且接缝处采用粘合剂粘接；所述金属网之间通过卯环连接，搭接长度不小于50mm。

依据本发明的另一优选实施例，还公开了一种锅炉柔性密封方法，包括：。在待密封的锅炉部件表面铺设不少于3层的陶瓷纤维材料；其中，最内侧的陶瓷纤维材料层通过粘合剂与待密封的锅炉部件外表面粘接；相邻的2层陶瓷纤维材料层之间通过粘合剂粘接；所述陶瓷纤维材料的密度≥128kg/m³，抗拉强度≥70KPa，耐热温度≥1000℃；所述粘合剂的粘接强度≥3MPa，耐热温度≥1000℃；所述陶瓷纤维材料的总厚度≥60mm；在陶瓷纤维材料的外侧覆盖有与待密封的锅炉部件固定连接的金属覆盖网。

优选的，在所述陶瓷纤维材料层之间还设置有镍铬锰钢网层。

优选的，当所述待密封的锅炉部件为平面结构时，所述金属覆盖网采用不锈钢钉固定至待密封的锅炉部件上；每平方米设置的不锈钢钉数量不少于12根，并按预设规律排列；每根钢钉的一端与所述待密封的锅炉部件固定，另一端穿过陶瓷纤维材料与所述金属覆盖网固定；当所述待密封的锅炉部件为柱形结构时，采用不锈钢捆扎将所述金属网覆盖层及其下面的陶瓷纤维材料固定。

优选的，所述待密封的锅炉部件包括大屏过热器、后屏过热器、高温过热器、高温再热器、低温过热器穿顶管部位、低温再热器穿顶棚部位、悬吊管穿顶棚部位、前包墙穿顶棚部位、前交叉部位、水冷壁两侧与顶棚管交接处部位、前后墙与顶棚交接处，其中：所述陶瓷纤维材料采用平滑过渡、自然成型的铺设方式，在不规则部位用陶瓷纤维材料浸沾粘合剂填塞；所述陶瓷纤维材料和金属覆盖网在待密封的锅炉部件水平方向的延展长度为250~500mm，在高度方向延展长度为250~700mm；所述陶瓷纤维材料采用单层错缝、层间压缝的铺设方式，错缝距离不小于50mm，接缝处采用粘合剂粘接；所述金属覆盖网之间通过卯环连接，金属覆盖网之间的搭接长度不小于50mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明优选实施例中包括的柔性密封层（即陶瓷纤维材料）的膨胀量不小于60mm，因此在锅炉20~600℃温差的运停过程中引起的钢板变形能够被该柔性密封层吸收，从而彻底解决现有技术因热交变应力引起的漏烟、漏灰、散热等问题。

附图说明                        

图1为本发明锅炉柔性密封装置用于密封前交叉部位时的结构示意图；

图2为本发明锅炉柔性密封装置用于密封屏式过热器时的结构示意图；

图3为本发明锅炉柔性密封装置用于密封二级过热器入口时的结构示意图；

图4为本发明锅炉柔性密封装置用于密封后水悬吊管和二级过热器出口时的结构示意图；

图5为本发明锅炉柔性密封装置用于密封再热器出口管时的结构示意图；

图6为本发明锅炉柔性密封装置用于密封悬吊式再热器管时的结构示意图；

图7为本发明锅炉柔性密封装置用于炉膛后管屏和烟道前壁管时的结构示意图；

图8为本发明锅炉柔性密封装置用于密封一级过热器出口和后烟道中隔墙时的结构示意图；

图9为本发明锅炉柔性密封装置用于密封顶棚和两侧墙时的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “内”、“外”、“中间”、“顶”、“底”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1~9，示出了本发明锅炉柔性密封装置分别应用于前交叉部位、屏式过热器、二级过热器入口、二级过热器出口和后水悬吊管、再热器出口管、悬吊式再热器管、炉膛后管屏和烟道前壁管、一级过热器出口和后烟道中隔墙、顶棚和两侧墙时的结构示意图，包括柔性密封层1、金属网覆盖层3和固定部件，其中：

柔性密封层1包括不少于3层的陶瓷纤维材料层11，相邻2层陶瓷纤维材料层11之间通过粘合剂层12粘接；最内侧的陶瓷纤维材料层11通过粘合剂层12与待密封的锅炉部件外表面粘接；

为确保热态时交接处各部位金属膨胀系数不同引起的位移由多层纤维来调整、吸收，需要柔性密封层1能完整地吸收三方位的膨胀，在各部位穿墙处需要吸收的膨胀量不少于60mm，在前交叉部位、顶棚管与两侧墙的接缝处需要吸收的膨胀量不小于120mm，以彻底解决锅炉设备因热交变（启停炉和运行中的20~600℃温差）应力引起的漏风现象。为此，本优选实施例中的对柔性密封层材料的指标要求包括：陶瓷纤维材料层的总厚度≥60mm，密度≥128kg/m³，抗拉强度≥70KPa，耐热温度≥1000℃（优选耐热温度≥1260℃）；粘合剂层12的粘接强度≥3MPa，耐热温度≥1000℃。另外，陶瓷纤维材料和粘合剂还应具有较强的耐腐蚀、抗冲刷、抗热冲击能力。

金属网覆盖层3覆盖在最外侧的陶瓷纤维材料层11上面； 

本实施例中的金属网覆盖层3可以防止柔性密封层1遭受外部冲击，增加密封装置的刚性强度；金属网覆盖层3优选采用不锈钢网，钢网的网格形状可以为菱形、方形、椭圆形、圆形或其他形状。

为进一步提高密封效果，柔性密封层1和金属网覆盖层3在待密封的锅炉部件水平方向的延展长度为250~500mm，在高度方向延展长度为250~700mm；另外，陶瓷纤维材料采用单层错缝、层间压缝的铺设方式，错缝距离不小于50mm，且接缝处采用粘合剂粘接；金属网之间通过卯环连接，搭接长度不小于50mm。

固定部件用于将金属网覆盖层3和柔性密封层1固定连接至待密封的锅炉部件；

当待密封的锅炉部件为平面结构时，固定部件为不锈钢钉21（参见附图1~9）；每平方米金属网覆盖层3上设置的不锈钢钉21的数量不少于12根，并按预设规律排列（根据现场情况可以采用交错排列方式，也可以采用其他排列方式）；每根钢钉21的一端与待密封的锅炉部件固定，另一端穿过柔性密封层1与金属网覆盖层3固定；关于不锈钢钉的固定方式，根据现场施工环境情况，可以采用焊接方式，也可以采用其他固定连接方式，本发明不予限定；另外，关于平面结构的锅炉部件，柔性密封层3可以设置3层陶瓷纤维材料层11，每层陶瓷纤维材料层的厚度按从上到下的顺序分别为25mm、13mm、25mm。

当待密封的锅炉部件为柱形结构时，固定部件为不锈钢捆扎22（参见附图2~5和附图8），利用不锈钢捆扎22将柔性密封层2和金属网覆盖层3牢固捆绑到锅炉柱形部件上。

关于陶瓷纤维材料铺设方式，优选采用平滑过渡、自然成型的施工方式，在不规则部位用陶瓷纤维材料浸沾粘合剂填塞。

在进一步的优选实施例中，为进一步提高密封层的整体强度，还可以在柔性密封层1的中间设置镍铬锰钢网层13，该镍铬锰钢网层13可以设置在任意2层陶瓷纤维材料层11之间，如图1所示。

需要说明的是，上述装置实施例属于优选实施例，所涉及的部件并不一定是本发明所必须的。

下面，说明本发明采用上述的锅炉柔性密封装置对锅炉相关部件进行密封的工艺流程，包括： 

步骤一，清理预施工现场；确保预施工区域干净整洁，同时清理施工现场障碍物，清理部位面积必须大于施工部位面积；

步骤二，在工作面或二次密封板（盒）上焊接不锈钢钢钉（其主要作用是为固定菱型不锈钢网）。钢钉长度为120mm左右，其间距为20～25cm，呈交错排列布置（根据现场情况），每平米不得少于12根，并将焊渣等清除干净；

钢钉要求双面焊接牢固，需要注意的是，不能在承压部件或受力部件（如各类悬吊管、杆等）引弧、焊接。

步骤三，使用陶瓷纤维将管间进行填充，陶瓷纤维材料之间及陶瓷纤维材料与管壁之间均涂抹纤维粘合剂；

步骤四，在锅炉本体膨胀点处（漏风漏灰部位）的陶瓷纤维密封层采用平滑过渡，自然成型的方式，不得采用平铺方式；穿墙部位、两侧墙、前墙及不规则部位柔性密封采用陶瓷纤维棉浸沾高温粘结剂填塞；

其中，

（1）采用耐高温高性能粘合剂，使用温度达到1000℃；陶瓷纤维的密度为128Kg/m3，耐热温度1260℃。

（2）平面部位采用高温粘合剂粘接陶瓷纤维材料（陶瓷纤维毯），要求铺设不少于3层，每层陶瓷纤维之间及陶瓷纤维与管壁之间均涂抹纤维粘合剂；纤维粘合剂的涂抹必须均匀全部覆盖住陶瓷纤维接触面、厚度一致，在陶瓷纤维侧面接缝处同样涂抹纤维粘合剂；陶瓷纤维铺设厚度分别为25mm、13mm、25mm。2.8.2每层陶瓷纤维棉之间及陶瓷纤维棉与金属工作面之间必须涂抹高温黏合剂。

（3）陶瓷纤维材料采用单层错缝、层间压缝的铺设方式。错缝距离不小于50mm且接缝处也需涂抹高温黏合剂。

（4）每层之间要求压实，平整，牢固，错缝粘结。

步骤五，在陶瓷纤维材料外表面铺设菱形不锈钢网，其作用为防止密封面遭受外部冲击、增加钢性强度。钢网以完全覆盖膨胀纤维密封层为准，钢网搭接不少于50mm；

其中，钢网之间采用专用卯环连接，使用方型逆止钢片，圆形垫片焊接固定在钢钉之上。

步骤六，将钢网和陶瓷纤维材料固定到锅炉部件上。

将预先焊接在工作面上的钢钉的另一端焊接到钢网上，并在管排的高度方向上用钢丝穿过管间将外部钢网扎牢，每管一扎，管间距大于100mm的，每50mm须捆扎。 

需要说明的是，本发明柔性密封方案的实施可以不破坏锅炉原设计结构和功能，保留原锅炉设计的金属密封盒7（参见附图1和附图6）、金属密封板6（参见附图9）和耐火浇注料5（参见附图3~5和附图9）等。

具体的，针对锅炉不同部位的密封工艺说明如下：

参见附图1，示出了前交叉部位的密封结构示意图，该实施例在原金属密封盒7上进行柔性密封，陶瓷纤维材料层11以泄漏点作为中心点铺设。为进一步提高整体密封强度，在柔性密封层1中间设置有镍铬锰钢网13；关于密封装置的延展长度，总延展长度为2700mm，其中，图中右侧部分（即前水冷壁上集箱8的右侧）水平和高度方向上的延展长度均为250mm，图中左下部分水平和高度方向上的延展长度均为500mm，图中左上部分水平和高度方向上的延展长度分别为500mm和700mm。

参见附图2，示出了屏式过热器的密封结构示意图，该部位共有14排管屏，由于管排间距较大，所以采用单排管密封方式，其中，顶棚过热器管4的柔性密封层1采用不锈钢钉21固定，管屏部位的柔性密封层1采用钢丝捆扎22固定。另外，柔性密封层1在水平和高度方向上的延展长度均为250mm。

参见附图3，示出了二级过热器入口的密封结构示意图，该部位共有44个管屏，由于管排间距较大，所以垂直方向采用单排管密封方式；为保证密封的整体性，水平方向采用整体密封方式（在原耐火浇注料5上进行密封）。其中，耐火浇注料5的柔性密封层1采用不锈钢钉21固定，管屏部位的柔性密封层1采用钢丝捆扎22固定。另外，柔性密封层1在水平和高度方向上的延展长度均为250mm。

参见附图4，示出了二级过热器出口和后水悬吊管的密封结构示意图，该部位共有88个管屏，垂直方向采用单排管密封方式；为保证密封的整体性，水平方向采用整体密封方式（在原耐火浇注料5上进行密封）。柔性密封层1在水平和高度方向上的延展长度均为250mm。

参见附图5，示出了再热器出口管的密封结构示意图，该部位共有117个管屏，垂直方向采用单排管密封方式，高度方向上的延展长度为450mm；为保证密封的整体性，水平方向采用整体密封方式（在原耐火浇注料5上进行密封），水平方向上的延展长度为250mm。

参见附图6，示出了悬吊式再热器管的密封结构示意图，为了不破坏原金属密封结构，将原密封盒做的整体密封层内。

参见附图7，示出了炉后膛管屏和烟道前壁管的密封结构示意图，为保证密封的整体性，水平方向采用整体密封方式。

参见附图8，示出了一级过热器出口和后烟道中隔墙的密封结构示意图，柔性密封层1在水平和高度方向上的延展长度均为250mm。

参见附图9，示出了顶棚与两侧墙的密封结构示意图，该实施例在原金属密封板6上进行柔性密封，采用内外整体密封方式，外侧密封400mm，内侧在高度方向和水平方向上均密封300mm（延展长度）。根据现场情况可在泄漏严重部位的柔性密封层1中加装镍铬锰钢网13。另外，直角部位可以用陶瓷纤维材料浸沾粘合剂填塞。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的一种锅炉柔性密封装置及方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 

Claims (10)

1.一种锅炉柔性密封装置，其特征在于，包括金属网覆盖层、柔性密封层和固定部件，其中：

所述柔性密封层包括不少于3层的陶瓷纤维材料层，相邻2层陶瓷纤维材料层之间通过粘合剂粘接；

所述金属网覆盖层覆盖在最外侧的陶瓷纤维材料层上面；最内侧的陶瓷纤维材料层通过粘合剂与待密封的锅炉部件外表面粘接； 

所述固定部件将所述金属网覆盖层和柔性密封层固定连接至待密封的锅炉部件；

所述陶瓷纤维材料层的总厚度≥60mm，密度≥128kg/m³，抗拉强度≥70KPa，耐热温度≥1000℃；所述粘合剂的粘接强度≥3MPa，耐热温度≥1000℃。

2.如权利要求1所述的锅炉柔性密封装置，其特征在于，所述柔性密封层包括3层陶瓷纤维材料，所述三层陶瓷纤维材料层的厚度按从上到下的顺序分别为25mm、13mm、25mm。

3.如权利要求1所述的锅炉柔性密封装置，其特征在于，所述柔性密封层还包括镍铬锰钢网层，所述镍铬锰钢网层位于任意2层陶瓷纤维材料层之间。

4.如权利要求1所述的锅炉柔性密封装置，其特征在于：

当所述待密封的锅炉部件为平面结构时，所述固定部件为不锈钢钉；每平方米所述金属网覆盖层上设置的不锈钢钉的数量不少于12根，并按预设规律排列；每根钢钉的一端与所述待密封的锅炉部件固定，另一端穿过柔性密封层与所述金属覆盖网固定；

当所述待密封的锅炉部件为柱形结构时，所述固定部件为不锈钢捆扎。

5.如权利要求4所述的锅炉柔性密封装置，其特征在于，所述金属网覆盖层为不锈钢网，所述不锈钢网的网格形状为菱形、方形、椭圆形或圆形。

6.如权利要求1所述的锅炉柔性密封装置，其特征在于，所述待密封的锅炉部件包括：大屏过热器、后屏过热器、高温过热器、高温再热器、低温过热器穿顶管部位、低温再热器穿顶棚部位、悬吊管穿顶棚部位、前包墙穿顶棚部位、前交叉部位、水冷壁两侧与顶棚管交接处部位、前后墙与顶棚交接处；其中：

所述柔性密封层和金属网覆盖层在待密封的锅炉部件水平方向的延展长度为250~500mm，在高度方向延展长度为250~700mm；

所述陶瓷纤维材料采用单层错缝、层间压缝的铺设方式，错缝距离不小于50mm，且接缝处采用粘合剂粘接；所述金属网之间通过卯环连接，搭接长度不小于50mm。

7.一种锅炉柔性密封方法，其特征在于，包括：

在待密封的锅炉部件表面铺设不少于3层的陶瓷纤维材料；其中，最内侧的陶瓷纤维材料层通过粘合剂与待密封的锅炉部件外表面粘接；相邻的2层陶瓷纤维材料层之间通过粘合剂粘接；所述陶瓷纤维材料的密度≥128kg/m³，抗拉强度≥70KPa，耐热温度≥1000℃；所述粘合剂的粘接强度≥3MPa，耐热温度≥1000℃；所述陶瓷纤维材料的总厚度≥60mm；

在陶瓷纤维材料的外侧覆盖有与待密封的锅炉部件固定连接的金属覆盖网。

8.如权利要求7所述的锅炉柔性密封方法，其特征在于，在所述陶瓷纤维材料层之间还设置有镍铬锰钢网层。

9.如权利要求7所述的锅炉柔性密封方法，其特征在于：

当所述待密封的锅炉部件为平面结构时，所述金属覆盖网采用不锈钢钉固定至待密封的锅炉部件上；每平方米设置的不锈钢钉数量不少于12根，并按预设规律排列；每根钢钉的一端与所述待密封的锅炉部件固定，另一端穿过陶瓷纤维材料与所述金属覆盖网固定；

当所述待密封的锅炉部件为柱形结构时，采用不锈钢捆扎将所述金属网覆盖层及其下面的陶瓷纤维材料固定。

10.如权利要求7~9任一所述的锅炉柔性密封方法，其特征在于，所述待密封的锅炉部件包括大屏过热器、后屏过热器、高温过热器、高温再热器、低温过热器穿顶管部位、低温再热器穿顶棚部位、悬吊管穿顶棚部位、前包墙穿顶棚部位、前交叉部位、水冷壁两侧与顶棚管交接处部位、前后墙与顶棚交接处，其中：

所述陶瓷纤维材料采用平滑过渡、自然成型的铺设方式，在不规则部位用陶瓷纤维材料浸沾粘合剂填塞；

所述陶瓷纤维材料和金属覆盖网在待密封的锅炉部件水平方向的延展长度为250~500mm，在高度方向延展长度为250~700mm；

所述陶瓷纤维材料采用单层错缝、层间压缝的铺设方式，错缝距离不小于50mm，接缝处采用粘合剂粘接；所述金属覆盖网之间通过卯环连接，金属覆盖网之间的搭接长度不小于50mm。