循環(huán)流化床鍋爐水冷壁典型防磨措施

李恩雙

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中，由于水冷壁磨損速度較快，較易發(fā)生密相區(qū)水冷壁泄漏、爆管等運(yùn)行故障，文章將著重介紹幾種典型防磨措施，并對其防磨機(jī)理效果進(jìn)行闡述分析，并對鍋爐設(shè)計、安裝、運(yùn)行過程中可控因素進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；水冷壁磨損；典型防磨措施

引言

近年來，循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中，水冷壁磨損速度較快，較易發(fā)生密相區(qū)水冷壁泄漏、爆管等運(yùn)行故障，幾乎所有企業(yè)的循環(huán)流化床鍋爐都要采取一定的防磨措施，文章將著重介紹幾種典型防磨措施，并對其防磨機(jī)理效果進(jìn)行闡述分析，僅供熱電工作者參考。

1 循環(huán)流化床鍋爐水冷壁磨損機(jī)理

循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的傳熱過程是與燃燒過程同時發(fā)生的。在熱量的傳遞過程中，存在三種基本的傳熱方式，即導(dǎo)熱傳熱、對流傳熱和輻射傳熱。熱量通過緊貼水冷壁外表面向下流動的內(nèi)循環(huán)灰與水冷壁外表面的傳熱屬于導(dǎo)熱過程，固體顆粒聚集成顆粒團(tuán)是循環(huán)流化床的一個主要特征。導(dǎo)熱傳熱的過程同時便產(chǎn)生了磨損，顆粒團(tuán)以一定的角度和速度不斷沖擊水冷壁，這種磨損稱為“沖蝕”磨損。固體顆粒質(zhì)量、硬度越大，“沖蝕”磨損強(qiáng)度越大；固體顆粒沖擊速度越大，“沖蝕”磨損強(qiáng)度越大，有實驗證明，在顆粒質(zhì)量、硬度固定的情況下，水冷壁磨損量與顆粒速度的3次方成正比；由此可以得出結(jié)論，固體顆粒攜帶速度是影響水冷壁磨損的主要因素。

2 投產(chǎn)前及運(yùn)行中可行防磨措施

保證循環(huán)流化床鍋爐水冷壁密相區(qū)設(shè)計合理。因循環(huán)流化床鍋爐存在水冷壁磨損速度較快問題，國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐生產(chǎn)企業(yè)在水冷壁設(shè)計過程中，基本考慮了防磨設(shè)計，如“讓管設(shè)計”、設(shè)置“衛(wèi)燃帶”等。在鍋爐定貨前，一定要與鍋爐廠確認(rèn)其水冷壁防磨設(shè)計合理，利于安裝施工。

做好水冷壁施工安裝驗收管理。流化床鍋爐水冷壁管子安裝技術(shù)復(fù)雜且對質(zhì)量要求較高，因此是整個鍋爐安裝的關(guān)鍵點之一。

合理選用設(shè)計煤種及使用煤種。有資源條件、可選擇燃料的企業(yè)，盡量考慮使用矸石量少的燃煤，盡量選用破碎性好的煤種，選擇優(yōu)良的破碎系統(tǒng)。保證鍋爐長期穩(wěn)定運(yùn)行，適宜的燃料是關(guān)鍵因素。

良好的鍋爐運(yùn)行操作狀態(tài)能在一定程度上減輕水冷壁磨損。運(yùn)行中需根據(jù)負(fù)荷、煤質(zhì)等參數(shù)變化不斷調(diào)整，合理控制風(fēng)煤配比、合理布置一、二次風(fēng)量。單一考慮降低水冷壁磨損因素，保證流化前提下略降低一次風(fēng)量，嘗試加大二次風(fēng)量不但能夠使密相區(qū)物料摻混更加均勻，而且有利于降低顆粒團(tuán)攜帶速度，降低密相區(qū)水冷壁磨損速度。不同企業(yè)的每臺鍋爐面臨的核心任務(wù)區(qū)別很大，司爐關(guān)心的參數(shù)可能差別性很大，在運(yùn)行中只能兼顧控制磨損因素。

3 水冷壁典型三種表面防磨措施

3.1 超音速電弧防磨涂層噴涂技術(shù)

電弧噴涂法以高溫電弧為熱源，將熔化了的特殊金屬絲材用高速氣流霧化，并噴射到事先噴砂并有一定粗糙度的水冷壁表面形成涂層。絲材主要成份包括Ni、Cr、Ti及等微量元素，其中所含的Ni元素具有良好的延展性，使涂層與鍋爐管有著幾乎相同的熱膨脹系數(shù)，避免了由于熱應(yīng)力引起的涂層開裂和剝落。電弧噴涂具有噴涂速度高、涂層化學(xué)成分和硬質(zhì)相含量易調(diào)整、沉積效率高的特點，適宜于現(xiàn)場的大面積耐磨耐腐蝕部件施工，施工周期較短，平方造價較高。缺點是施工現(xiàn)場環(huán)境惡劣，質(zhì)量難以完全保證，特別是水冷壁四角，噴槍無法精確施工，易發(fā)生施工質(zhì)量問題。

3.2 安裝水冷壁防磨梁技術(shù)

在循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)部，特別是密相區(qū)，高濃度物料團(tuán)沿水冷壁向下回流磨損管壁，使水冷壁管受到磨損，特別是有安全缺陷的凸起部分，在此部位產(chǎn)生局部渦流，磨損量會異常大。前文提到磨損量與煙速大小關(guān)系最為密切，爐膛豎直高度越高，密相區(qū)煙速越大，磨損也快。在煙速較大的密相區(qū)采取相應(yīng)措施降低煙速即可達(dá)到降低磨損的危害。通過在密相區(qū)水冷壁四周加設(shè)耐磨可塑料梁，降低物料團(tuán)沿水冷壁向下回流速度，成為很多鍋爐防磨方案之一。

耐磨可塑料防磨梁的工藝流程為：（1）在鰭片上焊Y型抓釘，制作耐熱鋼筋網(wǎng)。（2）制作防磨梁澆筑木模槽。（3）可塑料施工養(yǎng)護(hù)。水冷壁四周加設(shè)耐磨可塑料防磨梁安裝簡單，成本較低，不需要對爐膛進(jìn)行大量改造。在一定程度上會影響爐膛黑度，降低出力，改造時需注意。

3.3 水冷壁表面熔敷焊接防磨技術(shù)

熔敷技術(shù)是利用熔敷熱源將具有一定性能的材料熔敷在基體（工件）表面上，形成冶金結(jié)合的一種熔敷工藝過程。熔敷的目的并不是為了連接焊件，而是利用熔敷的方法在焊件表面獲得耐磨、耐熱、耐腐蝕等特殊性能的熔敷金屬層。全自動合金熔敷防磨技術(shù)即采用分布式變流熔敷系統(tǒng)、粉心合金熔絲熔敷水冷壁合金防磨裝置系統(tǒng)及方法。

熔敷技術(shù)具有以下特點：厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于噴涂層厚度，可以根據(jù)要求控制，耐磨持久；熔敷防磨層為冶金結(jié)合，在保證HRC45以上的基礎(chǔ)上，結(jié)合強(qiáng)度高。

相對于噴涂層防磨來講，熔敷防磨層的可修補(bǔ)性、可焊接性強(qiáng)，鍋爐四角、給煤部位、回料口部位的上方等磨損強(qiáng)烈的區(qū)域，可以適當(dāng)修補(bǔ)或者加厚；對水冷壁傳熱影響較小。

4 結(jié)束語

循環(huán)流化床鍋爐水冷壁磨損防治已經(jīng)成為各個電廠的常規(guī)工作之一。無論采取主動還是被動的各種防磨措施，我們必須對各種防磨工藝進(jìn)行充分比較，結(jié)合企業(yè)自身因素，選擇適合本企業(yè)的鍋爐水冷壁防磨措施。無論何種防磨措施，都存在不同的優(yōu)缺點，需要在運(yùn)行和維護(hù)過程中注意防范各種缺陷。無論選擇何種防磨措施，過程控制尤為重要，選擇資質(zhì)和信譽(yù)等級較高的企業(yè)有助于施工質(zhì)量的控制。