循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨技術(shù)研究與應(yīng)用

葛懿琛

【摘 ?要】循環(huán)流化床鍋爐的磨損一直是制約著其應(yīng)用與發(fā)展的重要問題。因此，研究循環(huán)流化床水冷壁防磨損技術(shù)，做好水冷壁磨損預(yù)測工作，降低磨損速率對于循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計和運行具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床;水冷壁;防磨技術(shù)

引言

CFB鍋爐目前存在水冷壁受熱面磨損嚴(yán)重、防磨措施不力的問題，磨損泄漏導(dǎo)致被迫停爐縮短了鍋爐連續(xù)運行周期，磨損使鍋爐的運行維護費用增大，機組利用率降低，已成為影響CFB鍋爐長期安全運行的最大制約因素。鍋爐磨損爆管是用戶最擔(dān)心的和最渴望用有效辦法徹底解決的問題。所以必須采取更有效的防磨措施如綜合防磨技術(shù)，解決CFB鍋爐水冷壁磨損爆管問題。

1循環(huán)流水化床鍋爐水冷壁防磨損技術(shù)簡介

流化床鍋爐由其爐型特點決定受熱面水冷壁管運行中需要受到高流速、大粒度、大流量的高溫床料的強烈沖刷磨損，設(shè)備管壁減薄快速，使用壽命縮短，而水冷壁管一旦出現(xiàn)嚴(yán)重減薄，極易在運行中發(fā)生爆管泄漏事故，從而造成鍋爐事故停運。為確保鍋爐設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，以達到電廠長周期運行的目的，企業(yè)在參考其他各地電廠防護情況的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)長期以來的設(shè)備運行檢修經(jīng)驗，制定出了科學(xué)可行的鍋爐水冷壁防磨損技術(shù)方案。（耐材橫梁+金屬噴涂）水冷壁管綜合防護技改方案是一種新型的鍋爐水冷壁防磨損技術(shù)方案，其使用效果較好，極大地降低了水冷壁的磨損程度，提高了其使用壽命，保障了鍋爐的穩(wěn)定運行，目前該技術(shù)屬于成熟應(yīng)用階段。

2循環(huán)流化床鍋爐的磨損問題

電站CFB鍋爐一個最大的特點就是燃料適用的廣泛性，正因為如此，大多的CFB鍋爐都燃用了高水份、含灰量極大的劣質(zhì)煤，燃燒時形成的高濃度物料以貼壁流高速沖刷，爐內(nèi)水冷壁管表面必然產(chǎn)生磨損，尤其是在澆注料過渡區(qū)、噴涂層邊緣及脫落起皮處、爐膛四角部位、鰭片不平滑處、各孔門和各個測點開孔處等發(fā)生磨損。多年來的大型CFB鍋爐實際運行也證實了這些區(qū)域磨損嚴(yán)重，水冷壁泄漏頻繁。大量早期投運的CFB鍋爐由于沒有對水冷壁采用讓管技術(shù)或讓管施工不當(dāng)而造成鍋爐的頻繁磨損爆管。實踐證明，水冷壁讓管處以上部位1～5m高度垂直水冷壁管子表面磨損依然存在，甚至出現(xiàn)泄漏。

3防磨技術(shù)應(yīng)用

3.1超音速電弧噴涂

超音速電弧噴涂防磨層在電廠檢修中被普遍采用，施工時涂層邊沿需平滑過度不得出現(xiàn)凸臺否則會出現(xiàn)磨損。該涂層材料的熱膨脹系數(shù)與普通低碳鋼和低合金鋼的熱膨脹系數(shù)接近，可避免在熱循環(huán)過程中由熱應(yīng)力造成的大面積涂層剝落，但小面積的涂層剝落還是存在的。該涂層可在CFB鍋爐內(nèi)經(jīng)受1～2年的運行磨損。但此種涂層耐磨持續(xù)時間難以達到5年以上。

3.2耐磨耐熱鑄造弧形防磨瓦

將防磨瓦焊在水冷壁管表面是鍋爐檢修常用的防磨方法。防磨瓦本身耐磨時間達到5年以上，主要是存在著終結(jié)處與受熱面管子母材過渡存在著明顯臺階，其區(qū)域受熱面管子磨損爆管的幾率最大;另外，防磨瓦在使用中還減小了水冷壁管的吸熱量。所以在電廠采用防磨瓦防磨只是用于應(yīng)急檢修，不適宜大面積應(yīng)用。

3.3水冷壁讓管技術(shù)和凸臺技術(shù)

在鍋爐下部水冷壁折彎處（垂直水冷壁與錐體水冷壁交接處）往往是鍋爐廠設(shè)計的密相區(qū)水冷壁耐火耐磨材料覆蓋的終結(jié)處。大量的CFB鍋爐實際運行證明恰是在這個終結(jié)處上部一定高度區(qū)域水冷壁管子磨損嚴(yán)重。后期制造的CFB鍋爐在這個折彎處采用了讓管技術(shù)，使貼壁灰流直接沖刷耐火耐磨材料而不再形成渦流造成折彎處水冷壁管子磨損。但CFB鍋爐的實際運行也證明讓管區(qū)域的上部一定高度（l～5m）區(qū)域水冷壁管子依然磨損嚴(yán)重，爆管的幾率最大。對早期沒有對水冷壁采用讓管技術(shù)的鍋爐，一些電廠在耐火耐磨材料終結(jié)處上部一定高度的四面水冷壁上設(shè)置凸臺，有的電廠在垂直水冷壁上設(shè)置凸臺，收到了一定防磨效果，但在凸臺上部的一些區(qū)域依然出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。

3.4推廣多級防磨槽防磨技術(shù)。

防磨槽由梳形鋼板和長方形鋼板焊接成角形然后再焊在水冷壁管上每層形成一圈，爐內(nèi)一般做8～10圈（級）防磨槽，形成防磨槽的鋼板選擇耐熱耐磨鋼。水冷壁防磨槽技術(shù)其突出特優(yōu)點是：當(dāng)爐內(nèi)大流量的緊貼垂直水冷壁管排表面及管間凹槽的貼壁灰流落到防磨槽內(nèi)則被真正軟著陸，使貼壁灰流速逐漸減速趨近于零然后重新做自由落體運動，這樣貼壁灰流對防磨槽上下的垂直水冷壁管的磨損就大大減小。水平防磨槽下部焊有三角形加強板防止防磨槽變形，防磨槽是分段的，段與段間留有膨脹縫且有密封片，防磨槽的梳形板與水冷壁管子滿焊，見圖1所示。

3.5く形高鋁高耐磨瓦

く形高鋁高耐磨瓦是為鍋爐水冷壁管防磨而設(shè)計的特殊形狀高鋁耐磨磚。く形高鋁高耐磨瓦安裝施工很方便，但此瓦在CFB鍋爐水冷壁上應(yīng)用則存在著終結(jié)處與受熱面管子母材過渡存在著明顯臺階、導(dǎo)熱系數(shù)太小等不足之處;恰是這個臺階區(qū)域受熱面管子磨損爆管的幾率最大。

3.6超音速火焰（HVOF）噴涂

循環(huán)流化床鍋爐某些部位磨損極為嚴(yán)重，當(dāng)今較佳的防磨技術(shù)方案是采用超音速火焰（HVOF）噴涂高耐磨的涂層，但該法存在成本極高，現(xiàn)場作業(yè)不便，粉末消耗量大（沉積效率低），對粉末要求苛刻等問題。相比之下，超音速電弧防磨噴涂比較經(jīng)濟實用，得到了廣泛應(yīng)用。

結(jié)語

采用受熱面綜合治理技術(shù)（耐材橫梁+金屬噴涂），可以有效降低水冷壁“貼壁灰流”對爐膛密相區(qū)水冷壁的磨損程度，耐材防磨梁的使用改善了爐內(nèi)“貼壁灰流”磨損的相關(guān)環(huán)境，在不影響整體受熱面出力的前提下，徹底杜絕了焊縫區(qū)域處的嚴(yán)重磨損，而結(jié)合金屬噴涂技術(shù)進行綜合使用，防磨損效果更為明顯，有效的解決了長期困擾安全生產(chǎn)的流化床鍋爐受熱面易磨損問題。

參考文獻：

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（作者單位：山西崇光發(fā)電有限責(zé)任公司）