循環(huán)流化床鍋爐中防磨梁與熱噴涂相結(jié)合的防磨技術(shù)

■ 李霞

循環(huán)流化床鍋爐中防磨梁與熱噴涂相結(jié)合的防磨技術(shù)

■ 李霞

循環(huán)流化床鍋爐自從投入使用以來(lái)，其受熱面的磨損問(wèn)題一直是整個(gè)行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。循環(huán)流化床(CFB)鍋爐由于其特有的結(jié)構(gòu)及流化、懸浮的燃燒方式和物料流動(dòng)的特點(diǎn)，使得高溫、高濃度物料在爐內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)烈返混，造成了大量物料對(duì)爐膛內(nèi)受熱面的沖刷，使?fàn)t膛受熱面受到嚴(yán)重磨損。爐膛受熱面磨損嚴(yán)重，集中表現(xiàn)為爐膛水冷壁密相區(qū)的管子磨損，一般鍋爐連續(xù)運(yùn)行3～6個(gè)月即會(huì)由于密相區(qū)水冷壁管磨損泄漏而被動(dòng)停爐，造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。作為熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，同時(shí)可能影響供熱安全及穩(wěn)定，因此解決水冷壁防磨問(wèn)題是循環(huán)流化床鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

循環(huán)流化床鍋爐防磨梁 熱噴涂技術(shù) 水冷壁

1 背景

蘭太實(shí)業(yè)股份有限公司熱動(dòng)力分廠2?75t/h循環(huán)流化床鍋爐主要承擔(dān)企業(yè)生產(chǎn)、職工醫(yī)院及居民日常供熱等任務(wù)，運(yùn)行穩(wěn)定極為重要。自鍋爐投運(yùn)以來(lái)，多次出現(xiàn)因密相區(qū)水冷壁管磨損泄漏而被動(dòng)停爐。起初熱動(dòng)力分廠采用熱噴涂工藝解決受熱面磨損問(wèn)題，經(jīng)實(shí)踐證明做過(guò)熱噴涂的水冷壁仍然頻繁發(fā)生爆管現(xiàn)象，充分證明熱噴涂工藝的不足。自從引進(jìn)防磨梁技術(shù)（該技術(shù)是采用主動(dòng)多階式防磨梁技術(shù)，從主動(dòng)降低貼流的灰濃度與速度著手，從根本上控制導(dǎo)致磨損產(chǎn)生的因素，此項(xiàng)技術(shù)被行業(yè)稱為主動(dòng)防磨梁技術(shù)），利用主動(dòng)防磨和被動(dòng)防磨技術(shù)結(jié)合的方法，大大降低了水冷壁磨損的速度，使用周期從兩年提高到五年，對(duì)爐膛密相區(qū)上中下部的水冷壁進(jìn)行有效防護(hù)，鍋爐爆管幾率明顯減少。熱動(dòng)力分廠在2015年對(duì)分廠1#鍋爐加裝防磨梁，2#鍋爐維持原狀，經(jīng)過(guò)一年運(yùn)行，1#防磨梁效果明顯，表1是2015年熱動(dòng)力分廠停爐檢修統(tǒng)計(jì)表。

2 防磨梁的防磨機(jī)理

防磨梁由耐火耐磨可塑料制成，總共設(shè)置4層。最底層距下部澆注料約1000mm，目的是為了保護(hù)澆注料與水冷壁的過(guò)渡區(qū)域；水冷壁下層對(duì)接焊縫部位做一層防磨梁，直接將對(duì)接焊縫覆蓋，對(duì)最易磨損部位形成最直接的保護(hù)作用；最上層在焊縫層澆筑約800mm，最底層與焊縫層中間再做1層防磨梁。防磨梁突出管外沿約100mm，豎直寬度100mm，防磨梁上部做成水平狀，以利于自然儲(chǔ)灰。當(dāng)大流量的緊貼水冷壁管排表面及鰭片凹槽的貼壁灰流碰到水冷壁防磨梁上的儲(chǔ)灰時(shí)，被軟阻擋，使貼壁流減速，這樣貼壁灰流對(duì)防磨梁上沿的垂直水冷壁管的磨損就大大減小。同時(shí)，從防磨梁溢出的灰流依然沿垂直水冷壁管排表面及鰭片凹槽流下，但不會(huì)緊貼管壁表面，且速度也大大減小，渦流的形成強(qiáng)度就大大減小，這樣經(jīng)層層阻擋減速后，貼壁灰流對(duì)防磨梁下的水冷壁的磨損也就大大減小，最終實(shí)現(xiàn)從根本上降低水冷壁磨損速率的目的，這種標(biāo)本兼治的方法有效延長(zhǎng)了循環(huán)流化床鍋爐水冷壁的使用壽命。

表1 熱動(dòng)力分廠2015年停爐檢修統(tǒng)計(jì)表 （單位：小時(shí)）

圖1 防磨梁布置形式

熱噴涂技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)得到廣泛的推廣應(yīng)用，在此不做詳細(xì)介紹了。

3 循環(huán)流化床鍋爐磨損原因分析

根據(jù)電廠總結(jié)掌握的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，鍋爐磨損原因如下：

3.1 從人員方面分析，有以下幾點(diǎn)：運(yùn)行操作工對(duì)鍋爐磨損的理論上認(rèn)識(shí)不足；操作工經(jīng)驗(yàn)不足，風(fēng)量調(diào)整不合適；檢修工檢修不到位。

3.2 從原料方面分析：燃料顆粒大，碎煤機(jī)間隙大，滾桶篩網(wǎng)孔大。

3.3 從設(shè)備方面分析，有以下幾點(diǎn)：爐膛水冷壁易磨損；空氣預(yù)冷器管壁太??；省煤器上部防磨扳易變形；低溫過(guò)熱器防磨板易變形；高溫過(guò)熱器耐火耐磨層易脫落。

3.4 從燃燒方面分析，燃料和高溫床料在鍋爐的爐膛內(nèi)混合，進(jìn)行燃燒和脫硫。在內(nèi)部核心區(qū)，燃料產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈯A帶著物料垂直向上流動(dòng)，此區(qū)域固體顆粒濃度較小。而在水冷壁附近的外部環(huán)狀區(qū)，固體顆粒濃度較大，并沿水冷壁向下回流磨損管壁。在向下流動(dòng)過(guò)程中，物料固體顆粒濃度成指數(shù)增加，流速也加快。當(dāng)沿水冷壁向下流動(dòng)的物料顆粒流落到焊縫凸臺(tái)部位、水冷壁管與下部防磨澆注料之間的過(guò)渡區(qū)域凸臺(tái)部位時(shí)，一方面沖刷磨損管壁，另一方面部分顆粒反彈，加上爐內(nèi)向上的固體物料流影響，在此部位產(chǎn)生局部渦流，再一次對(duì)管壁進(jìn)行斜沖刷磨損。凸臺(tái)越大時(shí)，磨損越嚴(yán)重，范圍也越大，反之則較小。爐膛豎直高度越大，密相區(qū)煙速就越大，磨損也就越大?？梢?jiàn)，在煙速較大的密相區(qū)采取相應(yīng)措施降低煙速，可以實(shí)現(xiàn)達(dá)到降低磨損危害的目的。

4 制定措施

根據(jù)鍋爐磨損不同原因，制定相應(yīng)的對(duì)策：

4.1 從人員方面制定的措施：對(duì)鍋爐運(yùn)行人員進(jìn)行理論知識(shí)的培訓(xùn)，讓鍋爐操作人員對(duì)鍋爐磨損有理性的認(rèn)識(shí)，并定期考核；每次停爐檢修進(jìn)入鍋爐檢修內(nèi)部觀察，增加感性認(rèn)識(shí)；操作人員適當(dāng)調(diào)整風(fēng)量，減小風(fēng)速，降低因風(fēng)量過(guò)大對(duì)鍋爐的磨損，一次風(fēng)量由28000-32000下調(diào)到22000-26000立方米/小時(shí)，二次風(fēng)量開(kāi)度由原來(lái)85%下調(diào)65%。

4.2 從原料方面制定的措施：調(diào)整環(huán)錘式碎煤機(jī)間隙及滾筒篩網(wǎng)孔徑，保證燃煤顆?！?8mm；

4.3 從設(shè)備方面制定的措施：增強(qiáng)空預(yù)器的管壁厚度，由原來(lái)的¤42?3.5改為¤42?5，延長(zhǎng)空預(yù)器的使用周期；檢修人員對(duì)省煤器上部防磨扳防磨板進(jìn)行加固，延長(zhǎng)省煤器維修周期；采用高強(qiáng)度耐火耐磨材料進(jìn)行加固爐膛煙氣出口與爐膛上部人孔門，減小這些部位的磨損。

4.4 從燃燒方面制定的措施：通過(guò)相關(guān)調(diào)研和論證，對(duì)于密相區(qū)墻面上水冷壁的磨損，電廠決定采用防磨梁與熱噴涂相結(jié)合的防磨技術(shù)處理。高溫過(guò)熱器底部與低溫過(guò)熱器以及尾部煙道水冷壁管道采用硅板和耐磨澆注料相結(jié)合的方式進(jìn)行加固，減小這些部位的磨損；對(duì)爐膛水冷壁加裝防磨梁和熱噴涂處理，消除水冷壁磨損，增強(qiáng)爐膛水冷壁耐磨性能。

5 效果檢查與經(jīng)濟(jì)效益分析

表2 2016年鍋爐停爐檢查檢修統(tǒng)計(jì)表（單位：小時(shí)）

兩臺(tái)鍋爐全年平均檢修23.25天，比2015年全年檢修41.87天減少了18.62天，發(fā)電量按

1.95萬(wàn)Kw/h，外供汽按50t/h計(jì)算：

外供電產(chǎn)值：

1.95萬(wàn)Kw/h x 24 h x 18.62天 x 0.365元/Kw = 317.98萬(wàn)元

外供汽產(chǎn)值：

50t/h x 24h x 18.62天 x 0.365元/Kw = 218.91萬(wàn)元

合計(jì)產(chǎn)值：

317.98萬(wàn)元 + 218.91萬(wàn)元 = 536.89 萬(wàn)元

6 結(jié)論建議

6.1 對(duì)2#鍋爐防磨梁與熱噴涂相結(jié)合的防磨技術(shù)改造，其中安裝防磨梁22萬(wàn)元，熱噴涂16萬(wàn)元，項(xiàng)目投資共計(jì)38萬(wàn)元 ，換來(lái)了536.98萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。事實(shí)表明，經(jīng)過(guò)技術(shù)改造不僅效益可觀，而且增加了企業(yè)生產(chǎn)的安全性。因此，此項(xiàng)防磨梁技術(shù)作為一種新型、節(jié)能的技術(shù)，其前景是非?？捎^的。

6.2 通過(guò)實(shí)踐，不僅為企業(yè)創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益，而且也為其他電廠鍋爐的防磨提供了依據(jù)，建議在使用電廠鍋爐的企業(yè)中推廣和應(yīng)用此項(xiàng)防磨梁技術(shù)。

1.熱動(dòng)力分廠防磨梁與熱噴涂相結(jié)合的防磨技術(shù)方案

2.岑可法，倪明江，駱仲泱等 循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行。[M]．北京：中國(guó)電力出版社，1998

（作者單位：內(nèi)蒙古蘭太實(shí)業(yè)股份有限公司）