循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面磨損與預(yù)防分析

楊根生

(大唐華銀電力股份有限公司耒陽分公司,湖南 耒陽 421800)

循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面磨損與預(yù)防分析

楊根生

(大唐華銀電力股份有限公司耒陽分公司,湖南 耒陽 421800)

針對循環(huán)流化床鍋爐易磨損的特點(diǎn),圍繞爐膛受熱面這一常見磨損部位,對幾種典型磨損現(xiàn)象分析,以此為基礎(chǔ),提出防磨措施,確保了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行.

循環(huán)流化床鍋爐;爐膛受熱面磨損;防磨措施

循環(huán)流化床鍋爐由于其燃料主要呈顆粒狀,所以實(shí)際磨損情況要比常規(guī)鍋爐嚴(yán)重,而且容易磨損的部位還很多,但以爐膛受熱面最為常見和嚴(yán)重.因此,應(yīng)掌握磨損特點(diǎn)和產(chǎn)生原因,以便制定有效的防磨措施.

1 循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面磨損

循環(huán)流化床鍋爐見圖1,爐膛受熱面是常見磨損部位.

圖1 循環(huán)流化床鍋爐

1.1 水冷壁

在受熱面上,冷水壁是磨損最為嚴(yán)重的部位.主要磨損類型有以下幾種.其一,和耐火材料之間的交接位置發(fā)生磨損.因鍋爐為增大受熱面,稀相區(qū)往往不額外使用耐火材料,只在濃相區(qū)采用.這樣水冷壁和耐火材料相交處,兩相流動出現(xiàn)明顯變化,導(dǎo)致該處水冷壁發(fā)生磨損.其二,管壁磨損,爐膛上工作孔也容易發(fā)生磨損,見圖2.其三,焊接處磨損,測量爐內(nèi)溫度時(shí),需插入熱電偶,由于其插入深度很大,所以會影響到顆粒及流動特性,管壁因此受到磨損.

1.2 其它受熱面

鍋爐中,除上述提到的水冷壁以外,很多還設(shè)置了其它受熱面,如水平和屏式過熱器與屏式翼形管等.這些受熱面的磨損機(jī)理和水冷壁類似.此外,位于爐頂?shù)氖軣崦嬉彩秩菀装l(fā)生磨損.

圖2 開孔彎管磨損

1.3 尾部對流煙道

此受熱面主要由空氣預(yù)熱器、過熱器與省煤器組成.因此類受熱面都處在分離器的后面,所以從磨損特征的角度講,和煤粉鍋爐極為相似.使此處產(chǎn)生磨損的原因?yàn)?分離器實(shí)際運(yùn)行效率低于設(shè)計(jì)值,大量飛灰顆粒進(jìn)入受熱面,造成磨損,并且飛灰濃度越高,磨損越嚴(yán)重.

1.4 外置式換熱器

該鍋爐所用外置換熱器的運(yùn)行工況為鼓泡床.因運(yùn)行風(fēng)速比臨界流化速度高,而且床內(nèi)基本沒有燃燒,所以,其磨損問題要輕于內(nèi)置受熱面與鼓泡流化床.對于外置換熱器而言,其主要問題在于振動會使傳熱管壁產(chǎn)生磨損.

2 磨損預(yù)防措施

2.1 采用防磨材料

(1)金屬材料.材料的選擇既要考慮成本,又要適應(yīng)需求.在選擇用途特殊的材料時(shí),一味選擇造價(jià)高的傳統(tǒng)做法不妥;對于經(jīng)常出現(xiàn)問題和產(chǎn)生問題后危害較大的部位,應(yīng)選用有充足余量的材料.承壓管主要由合金鋼與碳鋼制成,其結(jié)構(gòu)布置十分復(fù)雜,如為管束提供支撐的吊管、分離器和懸掛屏等.

(2)耐火材料.耐火材料的使用見圖3.選擇耐火材料時(shí),應(yīng)綜合考慮以下4點(diǎn):其一,鍋爐性能及特點(diǎn);其二,耐火材料所處工作環(huán)境;其三,采用耐火材料后,對鍋爐運(yùn)行的影響;其四,耐火材料功能及使用的目的.

圖3 耐火材料使用

2.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1 防磨結(jié)構(gòu)

(1)防磨鰭片.防磨鰭片的作用主要有以下兩方面.其一,防止埋管和氣泡接觸,減弱氣泡對表面造成的沖擊;其二,避免顆粒在表面發(fā)生滑動,消除錘擊效應(yīng).

(2)擋板.擋板能使水冷壁表面向下運(yùn)動的料流方向發(fā)生變化,以此起到防磨效果.

2.2.2 襯里結(jié)構(gòu)

常用襯里設(shè)計(jì)有:水冷壁襯里、薄非水冷壁襯里與厚非水冷壁襯里.其中,爐膛主要使用水冷壁襯里,借助銷釘在鍋爐管件設(shè)置厚度為25～50mm的耐火材料.而外側(cè)主要使用普通保溫材料進(jìn)行保溫.與厚非水冷壁襯里相比,薄非水冷壁襯里具有較強(qiáng)的抗熱沖擊性能.此外,為進(jìn)一步加強(qiáng)抗擊性能,還會在襯里當(dāng)中加入金屬纖維.

2.3 處理材料的工作表面

金屬材料的工作表面處理方法有:熱浸鍍、熱噴涂和電鍍等.熱噴涂在防磨方面效果突出,其防腐及防腐蝕機(jī)理為:涂層硬度超出基體;高溫作用下不分解,反而會形成致密氧化膜.

2.4 運(yùn)行和安裝時(shí)的防磨措施

2.4.1 運(yùn)行時(shí)

燃料顆粒組份會對其運(yùn)行的穩(wěn)定性造成直接影響,進(jìn)而和受熱面磨損產(chǎn)生一定關(guān)聯(lián).基于此,運(yùn)行過程中必須對煤粒篩分比進(jìn)行嚴(yán)格控制,并通過風(fēng)量調(diào)整,使煙氣流速減小,以此來降低煙氣濃度,實(shí)現(xiàn)防磨的目的.

2.4.2 安裝時(shí)

(1)燃燒帶.爐膛中布風(fēng)板的四周是水冷壁,布風(fēng)板上方3.5m高度處,所有水冷壁均焊有銷釘,采用整體澆注法,澆注材料為耐高溫防磨材料,外部直接安裝金屬板.向火面澆注厚度為20～30mm,其澆注面即為燃燒帶.此處磨損由澆注料承擔(dān),其材質(zhì)與質(zhì)量是起到防磨作用的關(guān)鍵.施工要點(diǎn)為:嚴(yán)格控制澆注料水灰比;澆注料攪拌必須均勻,呈糊狀后及時(shí)澆注,放置時(shí)間不能超過4h;使用振搗棒搗實(shí)澆注料;烘爐溫度根據(jù)廠家資料控制.

(2)水平煙道.煙氣往往攜帶一定量飛灰與煤粒,在旋轉(zhuǎn)后到達(dá)水平煙道,進(jìn)入時(shí)對水冷壁造成沖擊,所以煙氣入口位置上的水冷壁也要進(jìn)行澆注.對水平煙道而言,其通流面積較小,煙氣進(jìn)入以后流速將大幅增加,嚴(yán)重磨損四壁,還會產(chǎn)生振動.該位置澆注料和燃燒帶基本一致,所用材料在800～1000℃溫度區(qū)間內(nèi),必須有最佳耐磨性能.如果選材不當(dāng),將對安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成嚴(yán)重影響.

(3)尾部對流煙道.省煤器與過熱器都安裝在分離器的后部,護(hù)板和管排間砌筑爐墻,也可通過澆筑形成耐火混凝土結(jié)構(gòu),但要對二者的間距進(jìn)行嚴(yán)格控制.如果間距較小,則會對受熱面膨脹造成影響,而較大則會形成一個(gè)煙氣通道,造成嚴(yán)重后果.管排施工時(shí),需對以下2個(gè)間距進(jìn)行控制:其一,護(hù)板和管排間距;其二,立柱和管排間距.此外,在砌筑或澆筑爐墻時(shí),控制管排和拉鉤與托磚架的間距,再對管排和爐墻間距進(jìn)行控制核對.

3 結(jié)語

無論是鍋爐設(shè)計(jì)、安裝還是運(yùn)行,防磨都十分重要,必須引起重視.在運(yùn)行檢修過程中,要對容易磨損的部位進(jìn)行檢查與監(jiān)視,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,并采取有效措施加以解決,從而使機(jī)組發(fā)揮最大作用.

[1]張華軍.循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面磨損及預(yù)防技術(shù)研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2016(04):62,80.

[2]蔡新春,鄭小虎,郭天斌,武衛(wèi)紅,李慧勇.220t/h循環(huán)流化床鍋爐水冷壁磨損泄漏的研究[J].山西電力,2014(01):8-11.

[3]王洪亮.循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中安全事故的分析及對策[J].濰坊學(xué)院學(xué)報(bào),2014(02):15-16.

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1671-0711(2017)11(下)-0203-02