电厂用超大口径金属补偿器的设计
摘 要：本文介绍了超大口径非金属补偿器的工作环境，结构，特点，安装说明和主要优点。
1、 前言
近些年非金属补偿器被应用到各个行业和领域。非金属补偿器具有结构简单，易于安装维护， 有良好的耐腐蚀性。较短的长度能够补偿较大的轴向位移和横向位移以及角向位移；本身没有位移引起的刚度反力的输出，对固定支架的距离及承载能力要求不高，提高了设备及系统的安全性。同时还具有较好的隔音、隔振、隔热的功能， 安装简单容易更换。非金属补偿器的缺点是只能承受较低的压力。
某火力发电厂 2x660MW 发电机组干式除渣设备的锅炉渣井与锅炉下联箱梳形板之间的装置，该装置的设计 应能吸收锅炉的各方向的膨胀变形并能承受炉膛最大工作压力。当锅炉垂直方向的膨胀变形在± 10%范围内变化时，应保证其能正常使用。
2、设计条件
装置用于锅炉水冷壁下联箱梳型板外侧位置，并能承受炉膛内土 9.8kPa 的工作压力，炉内为含尘热空气，最高温度为950℃。锅炉水冷壁下联箱梳型板外侧位置接口尺寸为 21598（锅炉炉膛宽度方向） x4460mm（锅炉炉膛深度方向）。锅
炉下联箱处热位移值：X方向（锅炉炉膛宽度方向水平双向）59 mm ;Y 方向 （锅炉炉膛深度方向水平单向） 53 mm,35mm; Z方向（向下）465 mm o 装置的外表面温度不高于lOO°C，上端为活动端，下端与H型钢框架固定。
3、 设计方案
（1）由于要求设计的装置的口径比较大，但是安装空间狭小，非金属补偿器能够满足上述位移量的要求。目前我国国内生产的非金属补偿器的工作温度范围为－ 40 ～900℃，工作压力范围为土 30kPa，可用于粉尘浓度 较高的水泥生产管线，冶金、电力行业的排烟除尘管道。所以该装置可设计成非金属补偿器。结构如图1所示。
图1 超大型非金属补偿器筒图
1.上端板管；2.隔热层固定装置；3.隔热层；
4.非金属膨胀带；5.压板：6.坚固件：7.下端板接管
（2）非金属补偿器的内部温度较高，要求表面温度小于 100°C，所以在内部填充了隔热层，隔热层的组成材料是：不锈钢丝网、硅酸铝纤维毯、夹丝陶在布。硅酸铝纤维毯和夹丝陶暨纤维布的耐热温度均可达lOOO°C以上。隔热层用固定装置固定，保证工作时不掉下来，并采用两条隔层隔热。 隔热层的制作如图2所示。将陶瓷纤维毡用加丝陶瓷纤维布和不锈钢丝网包起来，并用不锈钢丝将其穿透性缝制在一起使其成为整体。最外层为不锈钢丝网，中间层为夹丝陶髦纤维布，最内层为陶瓷纤维毡。
图2
（3）非金属补偿器内部温度高，补偿器钢结构件选用优质耐热钢；固定隔热层的固定装置选用优质耐热钢，连接件等为优质耐热钢。
（4）非金属补偿器的口径较大，对于钢材本身具有热胀冷缩的特性，上接管活动端采用带槽型孔螺栓固定，压板连接的方式设计，以吸收非金属接管的热膨胀，有效的避免了接管结构件的热胀 冷缩现象，同时也能消除一定的安装误差，同时运输方便，安装方便。如图3所示。
图3 接管活动端的设计形式
（5）硅橡胶具有很高的热稳定性，工作温度范围为 100 -300℃。具有优异的耐老化性能和良好的工艺性；玻纤布具有强度高，尺寸稳定和耐温性好的特点；聚四氟乙烯膜具有较好的密封效果，夹丝玻纤布具有较高的机械性能。补偿器表面非金属膨胀带的选材为：聚四氟乙烯膜、夹丝陶瓷布、 硅酸铝纤维毯、氟橡胶玻纤布、不锈钢丝网、无碱玻纤布、铝膜玻纤布，并用玻纤布进行包边，使其 成为一个整体。
（6）非金属补偿器内设有浮动内衬筒，内衬筒能有效的阻隔灰尘使保温层不被磨损。内衬筒设 计为分片形式来吸收水平方向的膨胀量，片与片之间采用不锈钢板搭接并用螺栓固定的方法。
（7）非金属补偿器直角处：采用弯板与两侧直版用螺栓连接的方式固定。如图4所示。
图4 接管直角处的设计
4 、非金属补偿器的现场安装
（1）按照图纸将非金属补偿器的接管活动端逐一与下联箱梳形板接口用螺栓连接，螺栓不要拧紧，连接完毕后调整各个接管间的间隙，保证间隙为 5mm。调整完毕、检查确认无误后方可进行接管之间、接管与梳型板之间的焊接。相邻的接管之间用连接板连接，连接板与接管连接时一端为螺栓连接（出厂前已连接），另一端与接管焊接为一体。如图3所示，焊接采用连续角焊缝，执行JB/T4709 -2棚《钢制压力容器焊接规程》。注意，接管角连接板与接管之间不焊接；
（2）安装时两条隔热层之间采用搭接的安装形式，搭接量 300 -400mm。搭接完毕后再用不锈钢丝将搭接处缝制在一起，并注意隔热层的安装要松一些，不要拉得太紧以免位移量过大使其破坏。特别注意安装补偿器本身上下口径不一致保温棉搭接后厚度太厚，若搭接处太厚不便操作时，可现场将搭接处削薄再进行缝制。但须保证搭接处的厚度不得小于单层隔热层的厚度。
（3）非金属膨胀带安装时带不锈钢丝网的一面朝向炉内安装。将膨胀带用螺栓、蒙皮压板与 下端板固定后再与接管连接固定。同样膨胀带拉得也不要太紧，安装过程中须特别注意对蒙皮的保护，要防止焊渣飞溅以及保护蒙皮不受到刮伤、扎伤及其他的机械损伤。
对于这种超大口径非金属补偿器的现场安装过程实际就是补偿器的整体装配过程。安装后一定要注意检查非金属膨胀带有无破损、漏压、和未压紧的现象；钢结构件是否有漏焊的现象；以及紧固螺栓是否有未拧紧的现象。
5 、结论
该产品的最大特点是把超大口径的非金属补偿器用化整为零的办法来设计散件，制造散件，运输散件，并通过现场组装使其成为一种超大口径的非金属补偿器。打破了非金属补偿器的整体设 计，整体制造，整体安装的常规理念。为客户解决了实际问题，达到了客户的使用要求。现在的设 计方案已经被设计院采纳并接受。并在电厂推广使用，是电厂中必备的装置之一。该产品受到了 客户好评的同时也给公司创造了良好的经济效益。