循環流化床鍋爐水冷壁綜合防磨技術研究

孟建功 張全勝

（1.國電豫源發電有限責任公司，河南 濟源 454650；2.中國循環經濟協會發電分會，北京 100083）

循環流化床鍋爐水冷壁綜合防磨技術研究

孟建功1張全勝2

（1.國電豫源發電有限責任公司，河南 濟源 454650；2.中國循環經濟協會發電分會，北京 100083）

剖析了現行的各種單一鍋爐水冷壁防磨技術優缺點，論述了CFB鍋爐采取的綜合防磨技術，找出優選的防磨組合技術，可使受熱面耐磨5年以上。

循環流化床鍋爐；綜合防磨；耐磨性強

CFB鍋爐目前存在水冷壁受熱面磨損嚴重、防磨措施不力的問題，磨損泄漏導致被迫停爐縮短了鍋爐連續運行周期，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，解決CFB鍋爐水冷壁磨損爆管問題。

一、循環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、含灰量極大的劣質煤，燃燒時形成的高濃度物料以貼壁流高速沖刷，爐內水冷壁管表面必然產生磨損，尤其是在澆注料過渡區、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生磨損。多年來的大型CFB鍋爐實際運行也證實了這些區域磨損嚴重，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或讓管施工不當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，甚至出現泄漏。

二、傳統的防磨技術應用

目前對CFB鍋爐受熱面實施防磨的技術與措施主要有以下幾種。

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凸臺否則會出現磨損。該涂層材料的熱膨脹系數與普通低碳鋼和低合金鋼的熱膨脹系數接近，可避免在熱循環過程中由熱應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鍋爐內經受1～2年的運行磨損。但此種涂層耐磨持續時間難以達到5年以上。

2.超音速火焰(HVOF)噴涂。

循環流化床鍋爐某些部位磨損極為嚴重，當今較佳的防磨技術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，現場作業不便，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濟實用，得到了廣泛應用。

3.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鍋爐水冷壁上應用則存在著終結處與受熱面管子母材過渡存在著明顯臺階、導熱系數太小等不足之處；恰是這個臺階區域受熱面管子磨損爆管的幾率最大。

4.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，主要是存在著終結處與受熱面管子母材過渡存在著明顯臺階，其區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急檢修，不適宜大面積應用。

5.堆焊耐磨合金。

在CFB鍋爐上堆焊耐磨合金防磨一般用于應急搶修，大面積應用則存在著成本高、熱應力大、表面不平滑、與受熱面管子母材過渡處存在著臺階產生二次磨損等不足之處。

6.耐火耐磨可塑料或澆注料。

鍋爐制造廠已經在多部位設計耐磨耐火可塑料或澆注料防磨。耐火耐磨可塑料或澆注料的防磨效果最好，防磨層耐磨持續時間可達到3～5年，缺點是導熱系數較小影響水冷壁管吸熱，不適宜用此法增大防磨覆蓋面積，無法大面積推廣。

7.水冷壁讓管技術和凸臺技術。

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）往往是鍋爐廠設計的密相區水冷壁耐火耐磨材料覆蓋的終結處。大量的CFB鍋爐實際運行證明恰是在這個終結處上部一定高度區域水冷壁管子磨損嚴重。后期制造的CFB鍋爐在這個折彎處采用了讓管技術，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域的上部一定高度（l～5m）區域水冷壁管子依然磨損嚴重，爆管的幾率最大。

對早期沒有對水冷壁采用讓管技術的鍋爐，一些電廠在耐火耐磨材料終結處上部一定高度的四面水冷壁上設置凸臺，有的電廠在垂直水冷壁上設置凸臺，收到了一定防磨效果，但在凸臺上部的一些區域依然出現磨損現象。

8.運行調整和燃料管理。

調整總風量和入爐煤顆粒度可以不同程度減輕磨損，如運行中調小總風量；去除原煤中的石塊也是解決磨損問題的最有效的方法，做好燃料管理就可以解決一定程度的磨損問題。

三、鍋爐水冷壁綜合防磨措施

綜合防磨技術就是強調不單獨采用某一種防磨而是綜合采用多種防磨技術，必須是檢修措施防磨和運行優化調整防磨相結合，將鍋爐受熱面磨損程度控制到最小。

1.推廣多級防磨槽防磨技術。

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。水冷壁防磨槽技術其突出特優點是：當爐內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。

圖1 安裝中的水冷壁防磨

2．在防磨槽的槽上部500mm高度帶狀區域采用超音速電弧噴涂防磨層。貼壁灰流在此區域快速減速至零，存在沖刷力產生磨損。

3．在防磨槽的槽下部500mm高度帶狀區域采用導流板即扁鋼防磨。見圖2所示。導流板只讓貼壁灰流垂直流動，消除貼壁灰流的橫向沖刷即消除橫向磨損。

圖2 防磨槽下部采用導流板

4．在運行操作上調小一次風量和二次風量，降低煙氣氧量，會降低煙氣流速從而顯著減輕鍋爐磨損。

5.在運行操作上調小料層厚度，即調整冷渣機轉速使床料減少，會降低內循環物料量，從而顯著減輕鍋爐中下部水冷壁磨損。

6.在運行操作上調小循環倍率，即在返料器放掉部分灰，這樣會降低外循環物料量，從而顯著減輕鍋爐上部和爐膛出口部位水冷壁的磨損。

以上6個方法同時使用，這就是防磨技術的綜合應用，也叫綜合防磨技術。可使CFB鍋爐水冷壁耐磨5年以上。

[1]岑可法等.循環流化床鍋爐原理設計及運行[M].中國電力出版社，1998.

[2]全國電力行業CFB機組技術交流服務協作網技術交流資料匯編《八》[C].中國電力企業聯合會科技服務中心，2003.

[3]丁彰雄等.鍋爐管道熱噴涂涂層腐蝕及磨損性能研究.第十五屆全國熱噴涂技術經驗交流會論文集[C]，2001，5.

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