鍋爐磨損的改進應用研究

摘 要：山西國陽新能二電廠DG35-38.2/13型鼓泡床鍋爐改為循環流化床后，帶來的磨損問題。

本文針對磨損問題，利用磨損量與煙氣流速間成3.6立方比例增長的機理，將流化床中心筒至尾部煙道進行擴容，降低煙氣流速對省煤器及煙道的磨損程度，并對煙道防磨材料進行改進，達到降低磨損提高流化床運行周期的目的

關鍵詞：鍋爐；磨損；改進

中圖分類號：TK228 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2015） 02-0000-01

一、問題的提出

（一）改造后存在問題。鍋爐改造后，煙氣流速加快，旋風分離器中心筒、分離器出口至省煤器進口間、省煤器管束磨損加劇，運行20天后，檢查中心筒出口煙道處12Cr1MoV材質8mm后煙道全部磨穿，省煤器個別部位磨損量就達到1.5mm，12Cr1MoV材質16mm厚度中心筒下部磨成篩網狀；整體煙氣側阻力增加1137Pa，對整體鍋爐穩定運行造成很大危害。

（二）磨損原因分析。2#爐設計粗灰分離回燃裝置為兩個對稱旋風分離筒上排氣結構，中心筒出口至省煤器煙道結構為雙水平煙道，省煤器與空氣預熱器斜“L”形煙道連接，中心筒出口至省煤器煙道計算平均風速為：

（Wy=（BjVy/Fy）*（273+θ）/273=23.87m/s

式中Bj為計算燃料消耗量為2.85kg/s

Vy為煙氣總容積6.264Nm3/kg

Fy為水平煙道設計平均截面積為1.288×0.898×2=2.3188m2

正對省煤器如口部分煙道截面積為1.288×0.888×2=2.29m2

鍋爐正常運行時煙氣從中心筒高速排出經雙水平煙道及90°直角煙道進入省煤器豎井，因煙氣流向的改變致使煙氣發生紊流，煙塵中的顆粒在慣性作用下撞擊水平煙道的頂部及兩側，對煙道產生較大沖刷摩擦，后又經垂直煙道進入省煤器豎井，使正對入口處寬度888mm，長度僅為1288mm區域的省煤器蛇形管束受到煙塵顆粒的高速碰撞沖刷而產生較大摩擦，導致蛇形管束承壓能力下降到一定程度厚就發生了爆管故障。經近兩年來的現場實際檢查發現磨損部位主要集中第1至18排蛇形管束間，尤其是正對入口煙道1000×1300mm兩個區域，在剛投運20天后檢查個別部位磨損量就達到1.5mm，檢查現象與上述分析原因基本一致。

二、解決思路與改造方案

（一）增大煙氣流通截面積，降低煙氣流速減小摩擦量。根據磨損機理分析，磨損速度主要決定于：飛灰速度、飛灰濃度、飛灰顆粒的大小及形狀、磨損時間等，其中飛灰速度又是關鍵，研究表明，磨損與風速的3.6次方成正比。將中心筒出口至省煤器入口處兩個水平煙道合并為一個煙道，煙道截面積可由原來的2.318m2增大到3.105m2，省煤器入口煙道梯形煙道改為矩形煙道可使煙道截面積由原來的2.318m2增加到8.28m2（4.6×1.8=8.28），并將轉彎處煙道采取圓弧過渡以減少煙氣流阻，并可使煙氣流向均勻，通過兩個煙道的合并增大可將中心筒出口旋轉煙氣相互混合使煙氣中的塵粒相互碰撞減弱流速，而減小對頂板及兩側煙道的摩擦，省煤器入口處的煙氣飛灰濃度也會因煙道截面積增大而降低減小對流經部位的磨損，水平煙道的煙氣流速也由原來的23.87m/s降低為

1.（Wy=（BjVy/Fy）*（273+θ）/273=18m/s （1）

式中Bj為計算燃料消耗量為2.85kg/s

Vy為煙氣總容積6.264Nm3/kg

Fy為煙道截面積3.105m2

省煤器入口煙氣流速由23.87m/s降低為

2.（Wy=（BjVy/Fy）*（273+θ）/273=6.7m/s （2）

式中Bj為計算燃料消耗量為2.85kg/s

Vy為煙氣總容積6.264Nm3/kg

Fy為煙道截面積8.28m2

經過以上改進煙道的計算磨損量可下降為原來的42.9%，省煤器磨損量下降為原來的1.2%，從而達到降低磨損量的目的。

加上煙氣中飛灰濃度下降因素，磨損量將進一步下降，這里不在進行定量計算。

（二）煙道內壁及旋風分離器采取增加防磨材料措施。改造后的煙道內壁采用20mm龜甲網固定YNK-100棕剛玉耐磨可塑料防磨結構（面積約65m2）。

三、應用效果

（一）由于煙道部分采取了降低煙速措施2#爐省煤器由原來的最多為1年，且中間使用過程需多次修補，延長壽命至4年，停爐壓火次數減少2/5，按每套省煤器30萬元計算，每年減少因省煤器、出口煙道磨損停爐6次、壓火9次計算，每次停爐損失按1萬元、壓火按2000元，2#爐改造后平均每年維護費用按大致與改造以前同比計算，每年可節約11.4萬元，再加上省煤器壽命增加每年節約13萬元，共計每年可節約24.4萬元。這樣計算經10個月即收回了投資。

（二）旋風分離器中心筒在大修時直接采取了母材外包龜甲網棕剛玉搗打料后使用壽命由原來的2個月延長了5年以上，每年維修工作量也僅僅是局部修補一次。

通過以上局部設計改進，2#爐的安全運行周期由原來的星期爐達到了現在的平均90天以上，達到了設計改進目的。

參考文獻：

[1]馮俊凱，沈幼庭.鍋爐原理及計算[M].北京：科學出版社，2003.

[2]岑可法，倪明江，駱仲泱.循環流化床理論設計及運行[M].北京：中國電力出版社，1998.

[3]陳克仁.循環流化床鍋爐設計?調試?運行與檢修維護技術實用手冊[M].北京：當代中國音像出版社，2006.

[作者簡介]韓志強（1973.03-），男，山西陽泉人，熱動工程師，本科。