C F B鍋爐防磨技術(shù)綜合利用研究

孫立新 王文峰（山東兗礦集團(tuán)南屯電力分公司，山東 鄒城 273515）

南屯電力分公司總裝機(jī)容量2×50MW，三爐兩機(jī)配置。采用哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司引進(jìn)德國技術(shù)制造的國內(nèi)第一臺(tái)煤泥、煤矸石混燒的220t/h循環(huán)流化床鍋爐，具有技術(shù)先進(jìn)、燃燒效率高、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

三臺(tái)鍋爐分別為2002年12月、2004年4月和2008年1月份投產(chǎn)。設(shè)計(jì)燃料為40%原煤+25%煤泥+35%洗中煤，校核煤種為原煤。鍋爐效率為89.85%，排煙溫度138℃。鍋爐系高壓參數(shù)、單鍋筒、自然循環(huán)蒸汽鍋爐，采用循環(huán)流化床燃燒方式，高溫分離。鍋爐主要由5部分組成：燃燒室、高溫旋風(fēng)分離器、回料閥、尾部對(duì)流煙道及冷渣器。燃燒室位于鍋爐前部，四周和頂棚布置有膜式水冷壁，底部為水冷布風(fēng)板，前墻中上部垂直布置有三片水冷屏和三片II級(jí)過熱器。燃燒室后有一個(gè)旋風(fēng)分離器，回料閥位于旋風(fēng)分離器下，與燃燒室和分離器相連接。燃燒室、旋風(fēng)分離器和回料閥構(gòu)成了粒子外循環(huán)回路。尾部對(duì)流煙道在鍋爐后部，煙道上部的四周由包墻過熱器組成，其內(nèi)沿?zé)煔饬鞒桃来尾贾糜蠭II級(jí)過熱器和I級(jí)過熱器，下部煙道內(nèi)，依次布置有省煤器和臥式空氣預(yù)熱器，一、二次風(fēng)分開布置。冷渣器位于零米爐膛前的位置，底渣通過爐膛前墻底部的兩個(gè)出渣口排出，從兩側(cè)進(jìn)入冷渣器，被冷卻的渣經(jīng)過排渣口排出。

鍋內(nèi)采用單段蒸發(fā)系統(tǒng)，下降管采用集中與分散相結(jié)合的供水方式；過熱蒸汽溫度采用二級(jí)噴水減溫調(diào)節(jié)；鍋爐采用露天布置，8m運(yùn)轉(zhuǎn)層下按全封閉設(shè)計(jì)，鍋筒兩端設(shè)有爐頂小室；鍋爐構(gòu)架采用全鋼焊接結(jié)構(gòu)，按7級(jí)地震裂度設(shè)計(jì)；鍋爐采用支吊結(jié)合的固定方式，旋風(fēng)分離器、回料閥、冷渣器和空氣預(yù)熱器為支撐結(jié)構(gòu)，其余均為懸吊結(jié)構(gòu)（過熱器、省煤器、汽包水冷壁）；為防止因爐內(nèi)爆炸引起水冷壁和爐墻的破壞，本鍋爐設(shè)有剛性梁；鍋爐設(shè)有膨脹中心，以膨脹中心為原點(diǎn)自由膨脹。

1 磨損分析及處理措施

通過長時(shí)間的運(yùn)行與檢修分析，CFB鍋爐爐內(nèi)磨損比較嚴(yán)重的部位如下：一、密相區(qū)澆注料與水冷壁管結(jié)合部位；二、鍋爐穿墻管彎管的彎頭位置；三、水冷壁的四角區(qū)域；四、分離器水平煙道入口側(cè)墻水冷壁；五、爐膛頂部水冷壁。針對(duì)不同的磨損部位，進(jìn)行有效的技術(shù)分析，采用不同的處理方式。

1.1 鍋爐四角區(qū)域水冷壁管的磨損。主要是由于水冷壁四角物料濃度大，特別是分離器入口位置，向火面焊縫不平整而導(dǎo)致磨損速率高。采用的主要方法為將四角用耐火材料保護(hù)起來，避免磨損，一般為單側(cè)防護(hù)兩根水冷壁管。該方法要求耐火材料在砌筑時(shí)，兩側(cè)與水冷壁管結(jié)合處必須平整，嚴(yán)禁出現(xiàn)凸臺(tái)，造成水冷壁管二次磨損，最好是能在結(jié)合位置水冷壁管上采取補(bǔ)焊方式加強(qiáng)防磨。

1.2 爐膛頂部及出口區(qū)域。該區(qū)域的磨損主要原因?yàn)闋t內(nèi)煙氣的流向發(fā)生變化，對(duì)水冷壁管的側(cè)向磨損。采用的主要辦法為熱噴涂。超音速電弧噴涂技術(shù)的原理是燃燒于絲材端部的電弧將均勻送進(jìn)的絲材熔化，經(jīng)拉伐爾噴嘴加速后的超音速氣流將熔化的絲材霧化為粒度細(xì)小分布均勻的粒子，噴向工件表面形成涂層。該涂層因材質(zhì)不同，分別具有防磨或耐腐蝕的作用，同時(shí)因涂層較薄而且材質(zhì)為金屬，故涂層與工件結(jié)合強(qiáng)度高，并且不影響工件的傳熱性能。噴涂的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：噴砂后表面粗糙度達(dá)到R250-90μm；涂層的洛氏硬度HRC：≥60；涂層厚度：≥0.6mm；涂層的空隙率：＜0.9%；涂層的結(jié)合強(qiáng)度：≥55MPa。

1.3 密相共耐火材料上站與水冷壁管結(jié)合部位。。燃燒室中部是氣流向上的核心區(qū)，在核心區(qū)外圍顆粒則沿管壁向下流動(dòng)形成回流。受熱面管壁上任何凹凸不平的不規(guī)則形狀都會(huì)加劇磨損。在耐火材料與水冷壁的交界處，成為磨損嚴(yán)重的區(qū)域。從目前的防磨技術(shù)來看，有采用防磨彎管、砌筑防磨梁、熱噴涂、安裝防磨護(hù)瓦等技術(shù)。但從使用的效果看，僅采用某一種技術(shù)很難解決水冷壁管的磨損問題。經(jīng)長期探索，南屯電力分公司采用了防磨梁、熱噴涂及補(bǔ)焊相結(jié)合的水冷壁防磨技術(shù)。

1.3.1 砌筑防磨梁。主要是在水冷壁加裝間距不等的多道耐火防磨橫梁，通過降低爐膛四周物料沿著壁面向下加速流動(dòng)的速度，減輕下落粒子對(duì)管壁的沖刷來減輕磨損。這種防磨梁凸臺(tái)主要是通過銷釘將耐磨材料固定在水冷壁上，凸臺(tái)沿水冷壁高度方向以不同間距水平布置。防磨梁的層次過多易造成物料與水冷壁之間的對(duì)流傳熱降低，造成床溫升高，尾部受熱面溫度偏高，鍋爐效率降低。經(jīng)分析，在爐內(nèi)共砌筑了四道防磨梁。

1.3.2 水冷壁補(bǔ)焊與熱噴涂相結(jié)合。對(duì)防磨梁根部和其他部位磨損情況進(jìn)行檢測(cè)壁厚，3.5-4mm須采用氬弧焊（J50焊絲）修補(bǔ)；4mm以上可采用電焊（J507）直接修補(bǔ)。補(bǔ)焊前必須將修補(bǔ)位置周圍10mm范圍內(nèi)的噴涂層打磨干凈。補(bǔ)焊工藝采用φ2.5mm焊條，小電流斷弧焊接方式，防止過熱，減輕焊接熱影響區(qū)的影響。補(bǔ)焊施工人員焊接后必須敲掉藥皮檢查焊縫質(zhì)量，不得有咬邊、弧坑、裂紋等缺陷。補(bǔ)焊后需將焊接余高打磨平整。同一位置補(bǔ)焊次數(shù)不得超過三次，補(bǔ)焊三次的位置再次出現(xiàn)磨損時(shí)必須更換。補(bǔ)焊后的部位重新進(jìn)行噴涂，噴涂時(shí)應(yīng)與原噴涂層結(jié)合緊密，防止起皮。

2 結(jié)語

綜上所述，CFB鍋爐水冷壁磨損的原因是多方面的，在鍋爐運(yùn)行與檢修過程中應(yīng)積極采取有效措施減緩水冷壁的磨損，延長鍋爐運(yùn)行周期，提高鍋爐的安全性、經(jīng)濟(jì)性。

[1]岑可法,倪明江,駱仲泱,嚴(yán)建華,池涌,方夢(mèng)祥,李絢天,程樂明.循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行［M］，第3版，北京：中國電力出版社，2002.

[2]孫立新，王文峰，馬志鴻。循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損分析及處理方法探討。鍋爐制造，2009,1:18-20.