淺析420t/h循環流化床鍋爐水冷壁合金熔敷技術應用

李春旭+李紅軍

摘 要：受燃用煤質及運行方式等因素影響，循環流化床鍋爐水冷壁磨損較其它受熱面嚴重。為控制水冷壁磨損，提高鍋爐可靠性，對水冷壁重點磨損區域采用合金熔敷防磨技術，大大提高了鍋爐設備安全運行水平。

關鍵詞：水冷壁；合金；熔敷；技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.006

大唐內蒙古多倫煤化工有限責任公司年生產46萬噸聚丙烯，是大唐集團實現多元化戰略核心項目之一，也是全球首例大規模利用低熱值褐煤生產聚丙烯的示范項目。動力用低質褐煤，動力分廠配置5×420t/h循環流化床鍋爐。循環流化床鍋爐自投運以來，由于水冷壁磨損多次造成停爐停運。因此，對鍋爐水冷壁采取可靠的防磨措施顯得尤為重要。

1 磨損機理及水冷壁易磨損區域

循環流化床鍋爐在運行過程中，爐內受熱面主要受較大速度和斜度的固體顆粒對管材表面長時間沖擊造成沖刷磨損和撞擊磨損。沖刷磨損對管材表面沖擊角度較小，由于相切的分速度使顆粒沿著管材表面滑動形成切削，在固體顆粒大量反復作用下對管材表面產生磨損；當顆粒對管材表面沖擊角度增大并以一定的速度撞擊管材表面時，會使管材表面產生微小的塑性變形，在大量顆粒長期反復撞擊下塑性變形層脫落形成撞擊磨損[1]。從設備運行情況看，水冷壁磨損主要集中在密相區耐磨耐火層、密相區與水冷壁交界處、爐膛四角區域、爐膛中部管壁、管屏穿墻區域、爐膛內水冷壁等。

2 合金熔敷技術原理及特點

采取在水冷壁管材表面加裝技術護瓦技術、膜式水冷壁折彎讓管技術、主動多階式防磨梁技術、多階布置防磨槽技術、熱噴涂技術及合金熔敷技術等，因其合金熔敷技術以性價比強，抗磨性能好，是循環流化床鍋爐水冷壁防磨主流技術。

（1）技術原理。合金熔敷技術是以被熔敷工件為陽極，以金屬熔絲為陰極，利用陽極和陰極之間產生的等離子弧作為熱源，將金屬熔絲融化，產生金屬熔滴，在通過智能機械誘導機構將熔融的金屬熔滴甩附在被熔敷工件上[2]，形成耐磨、耐熱、耐腐蝕等特殊性能的冶金結合熔敷工藝。

（2）技術特點。合金熔敷為典型的主動防磨型技術，根據被熔敷管材防磨性能要求，硬度要高于HRC45的合金材質，一般熔敷厚度在1.0～1.5mm之間，最高熔敷厚度可達到4～5mm。主要技術特點有：1）合金熔敷層表面光滑，耐磨持久且不產生氣孔，在較薄或承高壓部件上易熔敷，水冷壁表面合金熔敷法具有其他防磨措施不具備的優點，熔敷合金層是熔敷焊絲與母材的焊接互熔，不會出現熔敷層剝落的現象。2）可根據運行環境、入爐煤特點、受熱面布置以及設備狀況等因素調整熔敷層的厚度，熔敷厚度遠遠高于金屬噴涂層厚度，平均使用壽命提高了3.5～5.5年以上。3）相對于金屬噴涂層的機械擠壓式粒子結合而言，合金熔敷防磨層為冶金結合，結合強度更高，性能更優。合金熔敷解決現有循環流化床鍋爐燃燒產生的大量物料沖刷爐膛受熱面導致鍋爐水冷壁嚴重腐蝕難題，解決了熔敷效率低、熔敷表面質量差、勞動強度大，工作環境惡劣、對人體輻射大的問題。4）合金熔敷相較噴涂防磨，熔敷防磨層的可修補性和可焊接性更強，特別適合鍋爐水冷壁四角、給煤易沖刷區、返料口等磨損較嚴重區域。合金熔敷相較傳統技術，對水冷壁的傳熱效果無任何影響，并能保證熔敷層表面均勻，硬度均配，且能避免母材變形。5）可以很好的保留母材和表面熔敷金屬材料的原有特性。合金熔敷金屬層具有相同或類似材料的可焊接特性，不會發生金屬力學及材質成分等特性方面的變化。

3 合金熔敷技術應用

針對5臺420t/h循環流化床鍋爐水冷壁頻頻漏泄導致機組非停事件，2012年3月，公司委托哈爾濱某合金熔敷公司對1號鍋爐澆注料1米以上水冷壁區域進行合金熔敷防磨治理，清除管材表面金屬及非金屬氧化物，對爐膛四周密相區水冷壁熔敷施工。熔敷過程采用全自動機器人熔敷機來實現激光掃描工件表面，計算機合成工件表面立體圖形，自動計算和分析施工順序、熔槍定位和熔敷施工，熔槍擺動器安裝在連接板上端的一側，驅動電機安裝在連接板的另一側，且驅動電機與熔槍擺動器傳動連接，熔槍擺動器的前端設置有熔槍，驅動電機通過控制電路與計算機連接。熔敷施工結束后對熔敷區進行檢查、修補，對熔敷區上部與光管區域水冷壁管進行打磨。主要實施技術要求如下：（1）全部熔敷層不得有母材裸露現象，單層熔敷厚度1.5～2.0mm。（2）熔敷層硬度大于HRC45，表面平滑過渡，3mm及以上的熔瘤和絲頭必須打磨消除。（3）重熔金屬層與母材融合厚度不高于1mm，管與管以及鰭片與鰭片之間必須平滑過渡。

4 效果評價

1號循環流化床鍋爐水冷壁合金熔敷治理后，鍋爐機組連續運行超過了180天。2013年1月1號鍋爐停備檢查時，水冷壁熔敷區域未見較明顯磨損（水冷壁合金熔敷前后對比圖片見下圖）。

5 結論及建議

合金熔敷技術克服了傳統防磨技術的弊端，將鍋爐水冷壁管的使用壽命平均提高到5年，滿足了鍋爐設備安全、穩定、經濟運行。通過5臺420t/h循環流化床鍋爐水冷壁合金熔敷防磨技術實踐應用，水冷壁采取合金熔敷防磨治理技術后，鍋爐設備長周期安全穩定運行，降低了檢修及維護成本，為公司安全生產提供了可靠保障。

參考文獻：

[1]田群偉.循環流化床鍋爐水冷壁磨損機理及預防[J].西部煤化工， 2012（01）：58-62.

[2]劉學勇.防磨熔敷在循環流化床鍋爐上的應用[J].中國設備工程，2016（01）：64-65.endprint