鍋爐受熱面的磨損

滕建軍　趙天柱

[摘要]煤粉鍋爐尾部煙道內的支撐桿、空預器的支撐桿、鍋爐過熱器、再熱器等受熱面，長期受到煙氣中的固體灰分顆粒的磨損，當管壁磨損到一定程度時，會因管壁的強度不夠而引起泄漏，嚴重危害鍋爐的長期穩定運行。

[關鍵詞]鍋爐受熱面磨損原因 鍋爐磨損運行 檢修采取的措施

中圖分類號：TB4文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0510119－01

一、飛灰磨損的機理

攜帶有灰粒和未完全燃燒的燃料顆粒的高速煙氣通過受熱面時，粒子對受熱面的每次撞擊都會剝離掉極微小的金屬，從而逐漸將受熱面管子變薄，煙速越高，灰粒對管壁的撞擊力就越大，煙氣攜帶的灰粒越多，撞擊的次數就越多，其結果都將加速受熱面的磨損。每次撞擊磨損可分為兩種形式，即沖擊磨損和磨擦磨損，固體排渣爐中，當煤中的灰份較大時（收到基灰份大于30%）和煙氣流速較高時，會使受熱面受到嚴重的磨損。當煙溫降低，灰粒硬化且由于氣流轉彎處飛灰濃度和速度不均，使局部受熱面磨損加劇，長時間受磨損而變薄的管壁，由于強度降低造成管子泄漏。受熱面飛灰磨損泄漏、爆管有明顯的宏觀特征，管壁減薄，外表光滑。運行中發生嚴重泄漏時，可發現為兩側煙溫偏差，不及時停爐處理，往往會加大泄漏范圍，并且會殃及其它受熱面的安全。

二、磨損原因分析

（一）煙氣中的飛灰濃度。飛灰濃度是指單位時間內沖擊到金屬表面的飛灰顆粒量，飛灰速度越大，飛灰濃度越高，飛灰顆粒的沖擊作用和切削作用使金屬表面受到磨損越嚴重，燃用含灰量較大的煤種灰塵增加，燃煤量也增加，必然導致受熱面管磨損加快，受熱面管壽命減少。

（二）飛灰磨損性系數。飛灰磨損性系數與煤灰的磨損性和管束的布置方式有關。管子的布置方式，如錯列、順列；橫向、縱向；斜向節距均對磨損有影響，在錯列管束中，橫向節距S1/d=2.9時，出現各排管子的磨損最大值。合理的S1/d宜大于4，對于同一S1/d，如增加縱向節距S2/d，可使斜向節距S3/d增加，煙氣擾動減弱，磨損也減弱。

（三）煙氣的流動。流動著的飛灰顆粒的動能，它與飛灰顆粒的大小成正比，與飛灰顆粒的速度成正比，即飛灰顆粒越大，速度越高，動能也越大。在燃料種類和沖刷受熱面相同的情況下，煙氣速度越大，磨損量越大。甚至是成多倍的磨損量增加，因此煙氣的流速對受熱面的磨損起決定性的作用。在煙氣流速較低時，極易造成大量的未燃盡的可燃物沉積的及受熱面積灰。

（四）灰粒的大小、形狀、軟硬、灰溶點大小等對磨損均有影響。飛灰顆粒越大，撞擊的可能性越大，磨損也越大，其次，具有足夠硬度和銳利棱角的顆粒要比球形顆粒更嚴重些。灰粒磨損性能主要決定于灰中SIO的含量，當其含量越過60%時，磨損顯著加重。

（五）與管子的布置與結構有關。含灰氣流在流動過程中，灰粒速度一般小于煙氣流速。在管束四周與煙道的間隙中，即所謂的煙氣走廊中，由于阻力較小，煙氣加速，灰粒也隨之加速，增加了設備的磨損。在靠近墻壁的管子彎頭部分、人孔門部分，由于這些部位縫隙較大，煙速較高而形成嚴重的局部磨損。當煙氣經水平對流煙道轉入下行尾部煙道時，由于氣流轉彎，飛灰被拋向后墻附近，使這里的飛灰度增高，因而此位置的管子受到磨損較重，烏海熱電廠的尾部兩側水冷壁的人孔彎管，中隔墻的上懸吊管，磨損最重，因為此處煙氣轉彎煙速較大，增加磨損較大。

（六）其它因素。除以上因素外，燃料的灰分，爐型、燃燒方式、煙道形狀、局部飛灰濃度、管徑等等對磨損均有影響。燃用高灰分、低發熱量的劣質煤，更會發生嚴重磨損。

造成嚴重飛灰磨損的原因還有設計結構、安裝、檢修的不足都可能導致磨損加劇。位于尾部煙氣走廊的省煤器、再熱器彎頭，過熱器下彎頭，懸吊管及管卡附近的邊排管和穿墻管部位是飛灰磨損較為嚴重的部位，特別是在省煤器區，煙溫較低，灰粒較硬，磨損更為突出。噴燃器、三次風噴嘴附近水冷壁等處。吹灰器所吹的受熱面管，都是較為嚴重磨損部位。在安裝、檢修過程中，如果受熱面管未固定牢或管子受熱變形，管排就會發生振動并與管卡發生碰撞磨損，安裝管排間距不均勻，間距不符合設計尺寸，造成機械磨損而泄漏。

三、防止飛灰對受熱面磨損的措施

（一）燃料方面措施。加強運行管理，燃料必須保證質量，盡可能符合鍋爐設計煤種，為穩定燃燒提供物質基礎。燃煤中灰分越高，煙氣中的灰分越高，燃煤的相應發熱量越低，必燃導致單位時間內燃煤量增大，致使煙氣中的飛灰濃度進一步增加，磨損速度加劇，所以，我們必須從平衡和比較燃料煤費用和降低檢修費用、制粉費用，減少輸灰費用方法入手，盡可能選用灰量低的燃煤節約生產成本。

（二）運行方面措施。

1．運行人員應了解近期鍋爐煤質情況，及時做好燃料的調整，保證最佳的過量空氣系數和減少漏風，合理配風和防止爐內氣流偏斜，注意控制煤粉細度，降低爐膛出口扭轉殘余和煙溫偏差，減少熱偏差，防止爐內火焰偏斜，注意爐膛出口溫度偏高，避免積灰和過熱器、再熱器表面金屬發生過熱。保證燃燒完全，火焰均勻充滿度好，要加強對受熱面的吹灰，可以有效減輕各受熱面的結焦和積灰，增強了傳熱，可以適當減少燃料，降低煙速，減輕磨損。

2．煙氣流速的提高，在傳熱溫差一定的情況，可提高對流放熱系數，可降低生產成本，按設計選用合理的煙氣流速，根據實際情況、根據不同的煤種，認真分析，利用控制風門開度，采用合理的經濟的煙氣流速。對受熱面的磨損影響很大。

（三）檢修方面采取措施

1．建立防磨防爆制度。加強設備維護制度管理，建立健全鍋爐防磨防爆制度，在鍋爐大、中、小修每次停爐，對受熱面磨損、管外腐蝕、脹粗和撕裂等情況做定期有計劃的檢查，防患于未然，保證鍋爐長周期運行。

2．防止煙氣走廊的產生。防止受熱面中產生局部過高的濃度，防止形成局部的煙氣走廊，應保持受熱面的橫向節距均勻，防止受熱面局部堵灰，受熱面管彎頭與爐墻之間和管彎頭之間的間隙越大，則局部煙速超過平均煙速越多，越容易形成煙氣走廊，在保證受熱面膨脹間隙的前提下，盡量減小煙氣走廊的間隙。另外還應增加合適的阻流板，以減少局部流速，烏海熱電廠在尾部豎井兩側為避免形成煙氣走廊，而增加阻流板，避免了磨損嚴重的現象。

3．在局部磨損較重的部位加裝防磨蓋板。受熱面的磨損總是帶有局部性，所以在容易引起磨損的部位，裝設各種型號的防磨裝置。對于受磨損嚴重的彎頭部位可加裝集中的防磨板，或在省煤器的彎頭和直段部分加裝半圓型防磨罩。為了消除省煤器彎頭和爐膛之間煙氣走廊還可加設多孔防流板，烏海熱電廠的煙氣支撐磨損特別厲害，在原支撐管上加裝角支撐，進行導流和加裝防磨套管等。

4．采用合理的受熱面結構布置。燃用多灰燃料時，采用順列布置和較大管徑可減輕磨損，對于錯列的管束，宜使S1/d＞4。采用膜式省煤器，可以較低的煙速得到較高的傳熱率。

參考文獻：

[1]《鍋爐檢修工藝規程》，烏海熱電廠.