循環流化床鍋爐爐膛受熱面磨損與預防分析

楊根生

(大唐華銀電力股份有限公司耒陽分公司,湖南 耒陽 421800)

循環流化床鍋爐爐膛受熱面磨損與預防分析

楊根生

(大唐華銀電力股份有限公司耒陽分公司,湖南 耒陽 421800)

針對循環流化床鍋爐易磨損的特點,圍繞爐膛受熱面這一常見磨損部位,對幾種典型磨損現象分析,以此為基礎,提出防磨措施,確保了機組的安全穩定運行.

循環流化床鍋爐;爐膛受熱面磨損;防磨措施

循環流化床鍋爐由于其燃料主要呈顆粒狀,所以實際磨損情況要比常規鍋爐嚴重,而且容易磨損的部位還很多,但以爐膛受熱面最為常見和嚴重.因此,應掌握磨損特點和產生原因,以便制定有效的防磨措施.

1 循環流化床鍋爐爐膛受熱面磨損

循環流化床鍋爐見圖1,爐膛受熱面是常見磨損部位.

圖1 循環流化床鍋爐

1.1 水冷壁

在受熱面上,冷水壁是磨損最為嚴重的部位.主要磨損類型有以下幾種.其一,和耐火材料之間的交接位置發生磨損.因鍋爐為增大受熱面,稀相區往往不額外使用耐火材料,只在濃相區采用.這樣水冷壁和耐火材料相交處,兩相流動出現明顯變化,導致該處水冷壁發生磨損.其二,管壁磨損,爐膛上工作孔也容易發生磨損,見圖2.其三,焊接處磨損,測量爐內溫度時,需插入熱電偶,由于其插入深度很大,所以會影響到顆粒及流動特性,管壁因此受到磨損.

1.2 其它受熱面

鍋爐中,除上述提到的水冷壁以外,很多還設置了其它受熱面,如水平和屏式過熱器與屏式翼形管等.這些受熱面的磨損機理和水冷壁類似.此外,位于爐頂的受熱面也十分容易發生磨損.

圖2 開孔彎管磨損

1.3 尾部對流煙道

此受熱面主要由空氣預熱器、過熱器與省煤器組成.因此類受熱面都處在分離器的后面,所以從磨損特征的角度講,和煤粉鍋爐極為相似.使此處產生磨損的原因為:分離器實際運行效率低于設計值,大量飛灰顆粒進入受熱面,造成磨損,并且飛灰濃度越高,磨損越嚴重.

1.4 外置式換熱器

該鍋爐所用外置換熱器的運行工況為鼓泡床.因運行風速比臨界流化速度高,而且床內基本沒有燃燒,所以,其磨損問題要輕于內置受熱面與鼓泡流化床.對于外置換熱器而言,其主要問題在于振動會使傳熱管壁產生磨損.

2 磨損預防措施

2.1 采用防磨材料

(1)金屬材料.材料的選擇既要考慮成本,又要適應需求.在選擇用途特殊的材料時,一味選擇造價高的傳統做法不妥;對于經常出現問題和產生問題后危害較大的部位,應選用有充足余量的材料.承壓管主要由合金鋼與碳鋼制成,其結構布置十分復雜,如為管束提供支撐的吊管、分離器和懸掛屏等.

(2)耐火材料.耐火材料的使用見圖3.選擇耐火材料時,應綜合考慮以下4點:其一,鍋爐性能及特點;其二,耐火材料所處工作環境;其三,采用耐火材料后,對鍋爐運行的影響;其四,耐火材料功能及使用的目的.

圖3 耐火材料使用

2.2 優化結構設計

2.2.1 防磨結構

(1)防磨鰭片.防磨鰭片的作用主要有以下兩方面.其一,防止埋管和氣泡接觸,減弱氣泡對表面造成的沖擊;其二,避免顆粒在表面發生滑動,消除錘擊效應.

(2)擋板.擋板能使水冷壁表面向下運動的料流方向發生變化,以此起到防磨效果.

2.2.2 襯里結構

常用襯里設計有:水冷壁襯里、薄非水冷壁襯里與厚非水冷壁襯里.其中,爐膛主要使用水冷壁襯里,借助銷釘在鍋爐管件設置厚度為25～50mm的耐火材料.而外側主要使用普通保溫材料進行保溫.與厚非水冷壁襯里相比,薄非水冷壁襯里具有較強的抗熱沖擊性能.此外,為進一步加強抗擊性能,還會在襯里當中加入金屬纖維.

2.3 處理材料的工作表面

金屬材料的工作表面處理方法有:熱浸鍍、熱噴涂和電鍍等.熱噴涂在防磨方面效果突出,其防腐及防腐蝕機理為:涂層硬度超出基體;高溫作用下不分解,反而會形成致密氧化膜.

2.4 運行和安裝時的防磨措施

2.4.1 運行時

燃料顆粒組份會對其運行的穩定性造成直接影響,進而和受熱面磨損產生一定關聯.基于此,運行過程中必須對煤粒篩分比進行嚴格控制,并通過風量調整,使煙氣流速減小,以此來降低煙氣濃度,實現防磨的目的.

2.4.2 安裝時

(1)燃燒帶.爐膛中布風板的四周是水冷壁,布風板上方3.5m高度處,所有水冷壁均焊有銷釘,采用整體澆注法,澆注材料為耐高溫防磨材料,外部直接安裝金屬板.向火面澆注厚度為20～30mm,其澆注面即為燃燒帶.此處磨損由澆注料承擔,其材質與質量是起到防磨作用的關鍵.施工要點為:嚴格控制澆注料水灰比;澆注料攪拌必須均勻,呈糊狀后及時澆注,放置時間不能超過4h;使用振搗棒搗實澆注料;烘爐溫度根據廠家資料控制.

(2)水平煙道.煙氣往往攜帶一定量飛灰與煤粒,在旋轉后到達水平煙道,進入時對水冷壁造成沖擊,所以煙氣入口位置上的水冷壁也要進行澆注.對水平煙道而言,其通流面積較小,煙氣進入以后流速將大幅增加,嚴重磨損四壁,還會產生振動.該位置澆注料和燃燒帶基本一致,所用材料在800～1000℃溫度區間內,必須有最佳耐磨性能.如果選材不當,將對安全經濟運行造成嚴重影響.

(3)尾部對流煙道.省煤器與過熱器都安裝在分離器的后部,護板和管排間砌筑爐墻,也可通過澆筑形成耐火混凝土結構,但要對二者的間距進行嚴格控制.如果間距較小,則會對受熱面膨脹造成影響,而較大則會形成一個煙氣通道,造成嚴重后果.管排施工時,需對以下2個間距進行控制:其一,護板和管排間距;其二,立柱和管排間距.此外,在砌筑或澆筑爐墻時,控制管排和拉鉤與托磚架的間距,再對管排和爐墻間距進行控制核對.

3 結語

無論是鍋爐設計、安裝還是運行,防磨都十分重要,必須引起重視.在運行檢修過程中,要對容易磨損的部位進行檢查與監視,以便及時發現問題,并采取有效措施加以解決,從而使機組發揮最大作用.

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TK229.66

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1671-0711(2017)11(下)-0203-02