670 MW超臨界直流鍋爐爐頂密封結構屬于常規通用二次密封設計，不能徹底解決因鍋爐受熱膨脹造成的漏氣、漏灰問題。鍋爐運行過程中，爐頂大罩殼內側墻水冷壁和頂棚管之間漏氣、漏灰。采用環保非金屬立體柔性密封技術在鍋爐密封原設計基礎上進行改造修復后，鍋爐爐頂無漏氣、漏灰現象，改造效果明顯，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機、秸稈壓塊機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
1、改造修復前原結構形式及存在的問題
670 MW超臨界直流鍋爐爐頂密封結構型式主要有4種。
(1)前墻水冷壁和前頂棚交叉部位密封型式。在交叉前部頂棚管上及水冷壁管排上焊接梳形板，兩者通過折邊板、膨脹節進行連接；前交叉后部水冷壁上的梳形板通過折邊板、膨脹節和前頂棚內護板相連。十字交叉處澆注耐火可塑材料進行密封。該部位管排比較復雜，耐火可塑料易松散，運行后高溫煙氣長時間直接沖刷金屬密封，且膨脹節承受水平、上下交變作用力，易破損而造成煙氣泄漏。
(2)側墻水冷壁和頂棚管密封型式。水冷壁梳形板通過U形板和頂棚管上的折邊板相連進行密封。U形板膨脹節系橫向焊接結構，受到水平、上下、左右方向的膨脹交變應力影響，長時間運行容易受損而造成煙氣外泄。
(3)后墻水冷壁和頂棚管密封型式。后墻水冷壁拉稀管梳形板和密封盒焊接，后墻密封盒兩側又與側墻水冷壁梳形板通過U形板連接，密封盒受力情況復雜，易受損。
(4)末級再熱器。通過內護板和管排上的高頂板焊接密封，內護板內澆注耐火可塑材料。長時間運行后，耐火可塑材料因管排受熱膨脹，反復摩擦，使耐火可塑材料松散，高溫煙氣直接沖刷內護板造成內護板受損破裂，煙氣外漏。
從以上分析可以看出，鍋爐廠密封結構設計屬于常規通用設計，不能徹底解決因鍋爐受熱膨脹而造成的漏煙、漏灰問題。
爐頂密封材料為耐火可塑材料和金屬密封板，耐火可塑材料等硬性材料的膨脹量過小，只能作為耐火層而不能吸收膨脹。爐頂整體密封面積過大，當密封鋼板有漏焊點等穿孔缺陷或隔熱耐火混凝土有損壞時，高溫煙氣流將進入密封板下竄行，很快就會使密封板受熱變形而損壞，造成爐頂漏煙。
2、改造修復前存在的危害性
2.1漏風、漏灰對運行安全性的危害
(1)漏風、漏灰會嚴重磨損金屬受熱面。承壓管道在漏風、漏灰部位時常發生管壁變薄甚至爆管現象。在發生鍋爐漏風、漏灰時，由于鍋爐內外壓力差，在漏風處形成渦流，加速了爐灰顆粒物對管壁的沖刷磨損作用，長此以往，將使管壁厚度減小，造成應力集中，嚴重時可能導致爆管，造成電廠被迫停產的事故。同時，隨著鍋爐本體泄漏的增加，其爐內的煙風量開始大于設計值，且由于泄漏點的不同，使爐內流場壓力不均、煙風流量偏差加大等，都直接或間接地惡化了爐內工況條件，導致管壁嚴重磨損。
(2)漏風、漏灰對鍋爐輔機安全造成危害（主要是對引風機的危害）。當鍋爐發生漏風、漏灰時，降低了爐膛及換熱面的熱負荷，為了保證鍋爐出力，必須增加煤粉的投入量，此舉加大了爐膛煙道中的風粉量，增加了風速，加大了對引風機葉片的磨損。現在各電廠大、小修中常有的葉輪磨損堆焊等項目說明了其危害的嚴重性。
(3)漏風、漏灰嚴重腐蝕金屬構件。灰中含有的有害成分（如S，P，N等元素）會對金屬構件、特別是對承壓部件造成腐蝕。此外，漏出來的高溫煙氣往往會將熱量傳給泄漏通道附近的鍋爐附件，如管道、聯箱、熱工表線等，造成燒損、腐蝕，從而危及生產安全，嚴重威脅鍋爐的正常運行。當煙氣流量增加時，煙氣中硫的質量分數必然增加，而其增加將導致酸露點升高，從而加大尾部受熱面的腐蝕。
(4)漏風、漏灰增加鍋爐本體荷重。爐頂大量積灰（積灰量可達200t、甚至300t以上），增加了鍋爐爐頂承重量及頂棚管的承重負荷，嚴重時會導致爐頂變形，對鍋爐本體的安全運行造成危害。
2.2漏風、漏灰對經濟性的影響
(1)漏風、漏灰降低鍋爐熱效率。漏風會導致煙氣所帶熱量散失，導致各受熱面換熱不足。此外，要維持額定蒸發量，必須多投煤粉，增加了煙氣流量，導致煙氣量增加。鍋爐引風機電耗約占廠用電的15%左右。根據各科研院所的研究及各實際電廠試驗考核：0.1(10%)漏風系數對應7.5℃排煙溫度的升高，對應著約0. 7%的熱效率的降低，對應10~15 A引風機電機電流的增加。
(2)漏風、漏灰制約鍋爐出力。當密封結構發生大規模泄漏時，外界空氣會大量進入或內部煙氣大量漏出爐膛煙風系統，不但影響爐膛內的負壓工況，而且會大大增加引風機電耗和磨損，迫使鍋爐機組降負荷運行。
3、非金屬立體柔性密封技術原理
該技術的原理是利用獨特的施工工藝充分發揮材料的特性，全方位動態調整吸收鍋爐因受熱膨脹而產生的位移，而不是硬性的遏制膨脹。其主要采用具有超長纖維的高強度陶瓷纖維材料、具有高度穩定性的高溫粘合劑、鎳鉻錳超強伸縮網、不銹鋼釘、不銹鋼菱形鋼板網和彈性逆止卡環等。所有材料均具有很強的耐高溫、抗腐蝕和高延展性能。作為密封主材的高強度陶瓷纖維具有纖維長、抗拉強度高（達到103 kPa）、耐高溫（達1200℃）等特點。高溫粘合劑不含任何磷酸根，pH值為7，從根本上杜絕了對鍋爐的酸堿性腐蝕問題，具有極強的化學穩定性，抗溫能力達1400℃。
該技術工藝的主要特點是能夠動態調整吸收鍋爐必然存在的膨脹而不是硬性遏制膨脹。它強調整體柔性密封，把泄露點置于密封層的中心部位；從高度方向自然向底部水平方向延伸不少于500 mm，使高度與水平方向形成一個緊密結合的整體；一般部位鋪設3層陶瓷纖維，但不是簡單的平鋪，每2層之間用高溫粘合劑粘接，能吸收的理論膨脹量為75 mm；在陶瓷纖維層上鋪設不銹鋼網，固定在事先焊接好的不銹鋼釘上，用彈性逆止卡環壓緊并焊接牢固。該項工藝大大增強了密封層的強度，并形成一個三維囊狀結構，將膨脹區域完全包覆在密封層內。如果有因特殊情況出現的大裂縫，則適當增加陶瓷纖維層數及延展尺寸，該工藝所能吸收的最大膨脹量為220 mm。
4、改造修復區域及修復效果
需要進行密封改造修復的區域主要有鍋爐爐頂的前交叉、側墻與頂棚管交接處、末級再熱器（如圖3所示）、后水冷壁拉稀管及穿頂棚管部位等。
經過密封修復改造后，爐頂的前交叉，側墻與頂棚管交接處，再熱器的穿墻管部位及折焰角與側墻的交接處等部位漏灰現象消失，改造效果良好。
5、經濟效益分析
從目前使用狀況看，采用非金屬立體柔性密封技術后，爐頂及折焰角處的密封可保證3個大修期(12年)不更換、修復，采用傳統金屬密封工藝及保溫措施，12年內至少要大修3次。采用立體柔性密封技術對硬性金屬密封改造修復投入費用為99- 55萬元，采用該技術后12年內可節約費用約490. 24萬元。
綜上所述，采用立體柔性密封技術對鍋爐爐頂進行密封，設計壽命按12年計算，可節約資金390. 69萬元，每年可節省資金32. 55萬元，經濟效益明顯。
6、結束語
采用該立體柔性密封技術后，消除了670 MW直流鍋爐爐頂硬性密封因受熱膨脹造成的漏煙、漏灰問題，經濟效益明顯，具有較大的推廣應用價值。
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