CFB鍋爐受熱面防磨技術的探討

俞寶柱

（山西漳電大唐熱電有限公司，山西 大同 037003）

0 前言

山西漳電大唐熱電有限公司一期工程設計裝機容量4*50MW抽氣供熱機組，配套5臺哈鍋生產的HG-240/9.8-LMG35循環流化床鍋爐，鍋爐采用單爐膛、倒U形布置，爐膛尺寸10.61×5.17m，水冷壁采用全焊接的膜式管屏，在爐膛水冷壁的高熱負荷區域采用了φ60*6mm加厚壁管，其余為φ60*5mm的20G管屏，爐膛上方靠前墻部位懸吊布置了3片水冷屏和4片二級過熱器掛屏。爐膛內部主要沖刷、磨損區域是密相區澆注料上部往上4-5米范圍，中、上部水冷壁焊口處、水冷懸吊屏和二級過熱屏下部1米范圍，水冷屏、過熱屏穿前墻水冷壁密封盒處，上述部位防磨效果的好壞直接影響機組的正常運行。

1 受熱面磨損原因分析

1.1 鍋爐水冷壁管磨損部位主要集中在爐膛密相區澆注料上部區域，水冷壁彎管處是沖刷、磨損最嚴重部位（如∶下圖）。鍋爐運行時，床料中較大的顆粒狀物料直接撞擊在彎管上，導致彎管處呈現魚鱗片狀磨損，該彎管處雖然進行了合金防磨噴涂，但還是不能長時間防止沖刷磨損，防止該部位沖刷、磨損成了目前急需解決的主要問題。

圖1

1.2 爐膛水冷壁管直段隨著鍋爐運行周期的延長會逐漸減薄，隨著部位的變化減薄速度有所不同。密相區上部水冷壁管沖刷磨損較為嚴重，靠近爐頂的水冷壁直段處有較輕微磨損，返料口上部直接對應的部位，由于受到返料口返回爐膛物料的密集沖刷磨損較為明顯，正常情況下靠下部直管段磨損為0.4mm/年，返料口上對應部位可達到0.8mm/年以上，如果不進行防磨處理，上述區域的水冷壁管使用壽命最多只有4-6年，分析原因∶運行狀況下，爐膛內部固體顆粒狀物料呈現環形流特征，爐膛中間物料向上流動，靠近四壁物料順著管壁流下，因物料濃度和流動速度與磨損成正比，這樣就造成密相區下部水冷壁管比上部的磨損要嚴重的多?？偨Y磨損規律∶下部密相區處水冷壁比上部的磨損嚴重；物料隨著煙氣轉向處磨損嚴重，（比如∶爐膛出口處）；物料濃度較大處磨損較為嚴重，比如∶返料口上方受物料濃度大的影響磨損較為嚴重；為了延長水冷壁管的使用壽命，必須采取防磨措施，防止物料直接沖刷、磨損。

1.3 水冷壁焊口部位是易磨損區域，焊口對接不規范造成的磨損也較嚴重，存在較大問題的對口缺陷能及時發現并消除，輕微的對口缺陷在運行一段時間后才能發現，這就需要通過防磨措施來解決這些問題。

1.4 水冷懸吊屏和過熱屏穿爐膛前墻部位因為突然受到通流面積變化，使得物料流速、流向產生了急劇變化，從而導致爐膛該部位的前墻水冷壁管磨損較為嚴重，如果該部位水冷壁管發生一處磨損泄漏，將會導致大面積水冷壁管、水冷屏管和過熱器管互相沖刷，造成極為嚴重的爆管事故發生。

2 防磨方法的選擇

超音速防磨噴涂是國內目前CFB鍋爐中常用的防磨方法，但是單一的防磨噴涂不能完全解決受熱面管束的磨損，多種方法綜合使用可以收到很好的效果。

2.1 防磨梁和超音速防磨合金噴涂相結合

防磨梁是在爐膛內部密相區易磨損的水冷壁管四周用耐磨、耐火材料澆注幾道約100mm*100mm的隔離帶，把貼壁高速流動的床料與水冷壁管隔離開，防磨帶的數量和每條間距離可根據爐型和實際磨損情況確定，水冷壁下部每條防磨帶間距約2米左右即可收到很好的效果，往上可以間隔3-4米左右做一道，防磨帶做好后，在下部每個間隔中再進行超音速防磨合金噴涂，可以收到很好的效果。超音速防磨噴涂是將高硬度的耐磨的合金材料通過熔化、霧化、加速等工藝過程吸附在水冷壁管壁上，形成一種約1mm厚的保護涂層，在每年的檢修中，將磨損的防磨帶進行維修后，把磨損的噴涂層進行修復即可。

需要注意的問題∶最上一層防磨梁凸臺上沿的水冷壁管根部易形成磨損，需要在每年的檢修中進行檢查修復，如果發現嚴重的水冷壁管磨損，說明防磨梁層數不足，需要增加防磨梁數量；選用防磨噴涂時，需要注意防磨涂層的耐磨性，目前受熱面防磨技術廠家的較多，我們要慎重選擇。涂層表面的耐磨性、涂層與管壁的結合強度、噴涂表面的孔隙率直接影響到水冷壁管的使用壽命。

2.2 防磨噴涂與堆焊技術相結合

堆焊是目前應用較為普遍的一種防磨技術，但應用在水冷壁上管上的很少，我們在上圖中彎管處嘗試性使用了一部分效果較好。開始，我們只使用了防磨噴涂進行防磨處理，使用周期很難達到一年。目前，使用堆焊技術處理后的彎管，使用壽命可以延長3倍以上；水冷壁彎管下部延伸至澆注料里面，如果更換管束人工和材料費用較高，更換周期長，施工難度大，對接焊口質量難以保證。采用堆焊技術，可以減少較大一部分維修費用，縮短檢修工期，有效的提高機組的使用效率。堆焊只在磨損沖刷嚴重的幾個部位即可，一般是正對返料口的前后墻處彎管和給煤口上方易發生，管子數量比較少，每根彎管高度約300mm范圍使用，使用面積也較小，施工方便簡單，每年檢修時即可完成。堆焊后可隨其它水冷壁管一塊進行防磨噴涂處理。

需要注意的問題∶實施堆焊前必須進行測厚檢查，管壁減薄1/3以上時不建議采用此法。施工時堆焊彎管表面需打磨干凈，核實母材和焊條（或焊絲）的材質相符后進行，堆焊后表面光滑平整，焊后探傷檢驗合格后方可投入運行。

2.3 防磨噴涂與防磨護瓦相結合

防磨噴涂與防磨護瓦相結合主要應用在尾部煙道內的省煤器管和過熱器管，旋風分離器出口煙道處的省煤器懸吊管和三級過熱器最上一排管束是磨損沖刷最嚴重的部位，目前國內所有的CFB鍋爐安裝時，全部采用防磨護瓦進行防磨處理。防磨護瓦受護瓦質量和安裝質量的影響在運行過程中易變形或脫落造成管束沖刷磨損，如果采用防磨噴涂后在加上護瓦可以杜絕因護瓦變形或脫落造成的爆管事故的發生，大大減少鍋爐非停次數；在分離器出口水平煙道的前排省煤器懸吊管迎風面上實施噴涂，面積較小，費用較少，可以收到事半功倍的效果，后排懸吊管只采用防磨噴涂即可。三級過熱器上排管束進行防磨噴涂就可，防磨護瓦可以根據實際磨損情況決定是否進行安裝。

需要注意的問題∶省煤器懸吊管防磨噴涂時必須上至頂部包墻過管，下至三級過熱器上排蛇形管束，安裝防磨護瓦時頂部與包墻過鰭片焊接牢固，護瓦固定時嚴禁與管束焊接，護瓦需可以自由膨脹收縮，否則護瓦極易變形，影響到防磨效果。

3 防磨效果分析

爐膛內部受熱面防磨采用防磨梁與超音速合金噴涂相結合的方式，通過多年的實踐證明取得了可觀的經濟效益。建廠初期我廠因水冷壁爆管事故導致的停爐事故頻繁發生，使用該防磨措施后，至今沒有發生過一次水冷壁爆管事故?，F在參考以前資料估算，每臺鍋爐每年至少減少一次爆管非停事故，五臺爐可以直接節省爆管非停導致的起爐費用約100萬元。爐膛發生爆管事故后，需要清理更換床料、搭拆腳手架、更換管束的材料及施工等費用約為5-6萬元，這樣可以節約費用約30萬元；如果爆管發生水冷壁彎管處，處理周期會更長，費用會更高。

4 結束語

CFB鍋爐的受熱面防磨是每個電廠較為重視的一個問題，在這方面我廠取得了較為可觀的成績。受熱面防磨工作是預防為主，工作要做在前，詳細了解鍋爐的易磨損部位，提前著手，預防到位就可以把鍋爐的爆管事故降為零。