C F B鍋爐防磨技術綜合利用研究

孫立新 王文峰（山東兗礦集團南屯電力分公司，山東 鄒城 273515）

南屯電力分公司總裝機容量2×50MW，三爐兩機配置。采用哈爾濱鍋爐有限責任公司引進德國技術制造的國內第一臺煤泥、煤矸石混燒的220t/h循環流化床鍋爐，具有技術先進、燃燒效率高、節能環保等特點，填補了國內空白。

三臺鍋爐分別為2002年12月、2004年4月和2008年1月份投產。設計燃料為40%原煤+25%煤泥+35%洗中煤，校核煤種為原煤。鍋爐效率為89.85%，排煙溫度138℃。鍋爐系高壓參數、單鍋筒、自然循環蒸汽鍋爐，采用循環流化床燃燒方式，高溫分離。鍋爐主要由5部分組成：燃燒室、高溫旋風分離器、回料閥、尾部對流煙道及冷渣器。燃燒室位于鍋爐前部，四周和頂棚布置有膜式水冷壁，底部為水冷布風板，前墻中上部垂直布置有三片水冷屏和三片II級過熱器。燃燒室后有一個旋風分離器，回料閥位于旋風分離器下，與燃燒室和分離器相連接。燃燒室、旋風分離器和回料閥構成了粒子外循環回路。尾部對流煙道在鍋爐后部，煙道上部的四周由包墻過熱器組成，其內沿煙氣流程依次布置有III級過熱器和I級過熱器，下部煙道內，依次布置有省煤器和臥式空氣預熱器，一、二次風分開布置。冷渣器位于零米爐膛前的位置，底渣通過爐膛前墻底部的兩個出渣口排出，從兩側進入冷渣器，被冷卻的渣經過排渣口排出。

鍋內采用單段蒸發系統，下降管采用集中與分散相結合的供水方式；過熱蒸汽溫度采用二級噴水減溫調節；鍋爐采用露天布置，8m運轉層下按全封閉設計，鍋筒兩端設有爐頂小室；鍋爐構架采用全鋼焊接結構，按7級地震裂度設計；鍋爐采用支吊結合的固定方式，旋風分離器、回料閥、冷渣器和空氣預熱器為支撐結構，其余均為懸吊結構（過熱器、省煤器、汽包水冷壁）；為防止因爐內爆炸引起水冷壁和爐墻的破壞，本鍋爐設有剛性梁；鍋爐設有膨脹中心，以膨脹中心為原點自由膨脹。

1 磨損分析及處理措施

通過長時間的運行與檢修分析，CFB鍋爐爐內磨損比較嚴重的部位如下：一、密相區澆注料與水冷壁管結合部位；二、鍋爐穿墻管彎管的彎頭位置；三、水冷壁的四角區域；四、分離器水平煙道入口側墻水冷壁；五、爐膛頂部水冷壁。針對不同的磨損部位，進行有效的技術分析，采用不同的處理方式。

1.1 鍋爐四角區域水冷壁管的磨損。主要是由于水冷壁四角物料濃度大，特別是分離器入口位置，向火面焊縫不平整而導致磨損速率高。采用的主要方法為將四角用耐火材料保護起來，避免磨損，一般為單側防護兩根水冷壁管。該方法要求耐火材料在砌筑時，兩側與水冷壁管結合處必須平整，嚴禁出現凸臺，造成水冷壁管二次磨損，最好是能在結合位置水冷壁管上采取補焊方式加強防磨。

1.2 爐膛頂部及出口區域。該區域的磨損主要原因為爐內煙氣的流向發生變化，對水冷壁管的側向磨損。采用的主要辦法為熱噴涂。超音速電弧噴涂技術的原理是燃燒于絲材端部的電弧將均勻送進的絲材熔化，經拉伐爾噴嘴加速后的超音速氣流將熔化的絲材霧化為粒度細小分布均勻的粒子，噴向工件表面形成涂層。該涂層因材質不同，分別具有防磨或耐腐蝕的作用，同時因涂層較薄而且材質為金屬，故涂層與工件結合強度高，并且不影響工件的傳熱性能。噴涂的技術標準如下：噴砂后表面粗糙度達到R250-90μm；涂層的洛氏硬度HRC：≥60；涂層厚度：≥0.6mm；涂層的空隙率：＜0.9%；涂層的結合強度：≥55MPa。

1.3 密相共耐火材料上站與水冷壁管結合部位。。燃燒室中部是氣流向上的核心區，在核心區外圍顆粒則沿管壁向下流動形成回流。受熱面管壁上任何凹凸不平的不規則形狀都會加劇磨損。在耐火材料與水冷壁的交界處，成為磨損嚴重的區域。從目前的防磨技術來看，有采用防磨彎管、砌筑防磨梁、熱噴涂、安裝防磨護瓦等技術。但從使用的效果看，僅采用某一種技術很難解決水冷壁管的磨損問題。經長期探索，南屯電力分公司采用了防磨梁、熱噴涂及補焊相結合的水冷壁防磨技術。

1.3.1 砌筑防磨梁。主要是在水冷壁加裝間距不等的多道耐火防磨橫梁，通過降低爐膛四周物料沿著壁面向下加速流動的速度，減輕下落粒子對管壁的沖刷來減輕磨損。這種防磨梁凸臺主要是通過銷釘將耐磨材料固定在水冷壁上，凸臺沿水冷壁高度方向以不同間距水平布置。防磨梁的層次過多易造成物料與水冷壁之間的對流傳熱降低，造成床溫升高，尾部受熱面溫度偏高，鍋爐效率降低。經分析，在爐內共砌筑了四道防磨梁。

1.3.2 水冷壁補焊與熱噴涂相結合。對防磨梁根部和其他部位磨損情況進行檢測壁厚，3.5-4mm須采用氬弧焊（J50焊絲）修補；4mm以上可采用電焊（J507）直接修補。補焊前必須將修補位置周圍10mm范圍內的噴涂層打磨干凈。補焊工藝采用φ2.5mm焊條，小電流斷弧焊接方式，防止過熱，減輕焊接熱影響區的影響。補焊施工人員焊接后必須敲掉藥皮檢查焊縫質量，不得有咬邊、弧坑、裂紋等缺陷。補焊后需將焊接余高打磨平整。同一位置補焊次數不得超過三次，補焊三次的位置再次出現磨損時必須更換。補焊后的部位重新進行噴涂，噴涂時應與原噴涂層結合緊密，防止起皮。

2 結語

綜上所述，CFB鍋爐水冷壁磨損的原因是多方面的，在鍋爐運行與檢修過程中應積極采取有效措施減緩水冷壁的磨損，延長鍋爐運行周期，提高鍋爐的安全性、經濟性。

[1]岑可法,倪明江,駱仲泱,嚴建華,池涌,方夢祥,李絢天,程樂明.循環流化床鍋爐理論設計與運行［M］，第3版，北京：中國電力出版社，2002.

[2]孫立新，王文峰，馬志鴻。循環流化床鍋爐受熱面磨損分析及處理方法探討。鍋爐制造，2009,1:18-20.