循環流化床鍋爐水冷壁偏磨原因分析及改進

趙紅巖,尤文杰

（河南神馬尼龍化工有限責任公司，河南平頂山 467013）

0 引言

某化工企業的生產需要連續穩定的蒸汽供應，提供蒸汽的240 t/h循環流化床鍋爐在運行過程中水冷壁偏磨、磨損較快，鍋爐運行平均不足60 d，就因水冷壁磨損最終爆管需停爐檢修，每次檢修需更換數十根水冷壁管。鍋爐運行穩定性差，年維修量大，嚴重影響生產的連續性和穩定性。

1 問題

（1）鍋爐前墻（衛燃帶向上3.5 m范圍內）水冷壁磨損嚴重，鍋爐后墻、兩側墻（衛燃帶向上3.5 m范圍內）水冷壁磨損程度較輕。

（2）鍋爐前墻（衛燃帶向上3.5 m范圍內）水冷壁磨損不是循環流化床鍋爐爐內貼壁流的常規性均勻磨損，呈現的是偏磨磨損現象，主要表現為：以鍋爐前墻中心線為基準，右側水冷壁沖刷磨損面出現在水冷壁管左側面，中部及右側面不磨損；以鍋爐前墻中心線為基準，左側水冷壁磨損面出現在水冷壁管右側面，中部及左側面不磨損。

（3）每次停爐檢修時都發現鍋爐4個給煤口附近及給煤口下部粘接大量燃煤，厚度達300 mm。

2 原因分析

（1）240 t/h循環流化床鍋爐一、二次風量原設計5:5，空床阻力3.67 kPa，而鍋爐實際運行空床布風阻力僅2.0 kPa。鍋爐負荷在220～235 t/h時，一、二次風量均為148 000 m3/h。根據考察，同廠家、同類型鍋爐布風阻力均在3.5 k～3.7 kPa，且鍋爐負荷220～235 t/h時，一、二次風量98 000 m3/h，因此判斷鍋爐運行阻力偏低是造成鍋爐一、二次風風量增加的主要原因。

（2）循環流化床鍋爐水冷壁常規磨損不可避免，正常情況下，鍋爐水冷壁磨損都是較為均勻的貼壁流磨損，由于鍋爐一、二次風量的增加，大顆粒床料在一次風的作用下加速了對水冷壁的沖刷、磨損。

（3）如圖1所示，以鍋爐前墻中心線為基準，第一與第二給煤口中心間距1980 mm，第三與第四給煤口中心間距1980 mm，第二與第三給煤口中心間距為2880 mm，鍋爐前墻4個給煤口不是均勻布置，停車檢修時發現4個給煤口附近及給煤口下部粘結堆積大量燃煤。 因鍋爐播煤風出口與給煤機落煤口方向接近垂直（圖2），播煤風進入給煤管后直接吹打在落煤口燃煤和給煤管管壁上，播煤風不能有效集中，播煤能力減弱，難以打散給煤管內部燃煤，大部分燃煤僅靠自重進入爐膛，是燃煤堆積在爐膛前墻的主要原因。

圖1 鍋爐前墻給煤管布置

（4）水冷壁出現偏磨、磨損的主要原因：①鍋爐給煤管播煤風能力不足，在燃煤從給煤口進入爐膛瞬間不能被打散、均勻灑落在鍋爐料層上，給煤管播煤風能力不足，原燃堆落鍋爐前墻料層上部，大量燃煤聚堆改變了一次風垂直向上的運行軌跡。②一次風被迫改變運行軌跡從爐膛中間向上運動，通過爐膛中間給煤口后向爐膛兩側加速擴散，最終趨于爐內平衡，這種因一次風運動軌跡方向的改變，最終造成鍋爐前墻（衛燃帶向上3.5 m范圍內）水冷壁出現磨損偏磨現象。

圖2 改造前播煤風管

圖3 風帽外罩

3 改造措施

（1）鍋爐風帽芯管。在保持鍋爐原風帽外罩(圖3）結構不變的情況下改造風帽芯管結構。原風帽芯管內徑41 mm，芯管總過風面積1319.585 mm2，風帽外罩共10個孔，孔徑12 mm，風帽芯管總過風面積1130.4 mm2（圖4）。改造后的風帽芯管過風面積仍為1319.585 mm2，僅改造芯管出風口位置，原芯管頂部用堵頭封堵，改造后芯管出風口由頂部出風改為側向均布出風，布置2層共16個孔，孔徑6.5 mm，通風總面積530.66 mm2（圖5）。

（2）播煤風管。在給煤管中增加隔風板，使播煤風從給煤管底部射入，改變播煤風運動軌跡（圖6），播煤風通過給煤管底部直接打進入爐膛，播煤風在進入爐膛前打散燃煤，使燃煤均勻灑落在爐膛中間，燃煤厚度的減弱使一次風穿透燃煤能力加強，一次風穿透燃煤后均勻垂直向上運行。

（3）水冷壁外部結構。為解決前墻水冷壁（衛燃帶向上3.5 m范圍內）因一次風運行軌跡改向造成水冷壁的沖刷、偏磨磨損，在水冷壁管上焊接防磨側板（圖7）。水冷壁節距90 mm，管內徑60 mm。防磨側板500 mm×20 mm×6 mm，防磨側板焊接在水冷壁管正面，防磨側板高出水冷壁管20 mm。為解決防磨側板的耐高溫性、耐磨損性和可焊性，防磨側板采用12Cr1MoVG材料；為解決防磨側板的膨脹，防磨側板對接時預留2 mm膨脹節間隙。

圖4 改造前風帽芯管

圖5 改造后風帽芯管

圖6 改造后的播煤風

圖7 水冷壁管焊接防磨側板

4 改造效果

改造后240 t/h循環流化床鍋爐空床阻力3.60 kPa，鍋爐負荷 220～235 t/h時，一、二次風量均為100 000 m3/h，鍋爐首次運行183 d計劃性停車檢修，經檢查鍋爐水冷壁管無沖刷、偏磨磨損現象，落煤口及落煤口下部無燃煤堆積，截至2016年11月，鍋爐已連續運行3個周期，每次運行周期均在183 d以上，鍋爐年計劃停車檢修次數≤2次。