淺析420t/h循環(huán)流化床鍋爐水冷壁合金熔敷技術(shù)應(yīng)用

李春旭+李紅軍

摘 要：受燃用煤質(zhì)及運(yùn)行方式等因素影響，循環(huán)流化床鍋爐水冷壁磨損較其它受熱面嚴(yán)重。為控制水冷壁磨損，提高鍋爐可靠性，對(duì)水冷壁重點(diǎn)磨損區(qū)域采用合金熔敷防磨技術(shù)，大大提高了鍋爐設(shè)備安全運(yùn)行水平。

關(guān)鍵詞：水冷壁；合金；熔敷；技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.006

大唐內(nèi)蒙古多倫煤化工有限責(zé)任公司年生產(chǎn)46萬(wàn)噸聚丙烯，是大唐集團(tuán)實(shí)現(xiàn)多元化戰(zhàn)略核心項(xiàng)目之一，也是全球首例大規(guī)模利用低熱值褐煤生產(chǎn)聚丙烯的示范項(xiàng)目。動(dòng)力用低質(zhì)褐煤，動(dòng)力分廠配置5×420t/h循環(huán)流化床鍋爐。循環(huán)流化床鍋爐自投運(yùn)以來(lái)，由于水冷壁磨損多次造成停爐停運(yùn)。因此，對(duì)鍋爐水冷壁采取可靠的防磨措施顯得尤為重要。

1 磨損機(jī)理及水冷壁易磨損區(qū)域

循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中，爐內(nèi)受熱面主要受較大速度和斜度的固體顆粒對(duì)管材表面長(zhǎng)時(shí)間沖擊造成沖刷磨損和撞擊磨損。沖刷磨損對(duì)管材表面沖擊角度較小，由于相切的分速度使顆粒沿著管材表面滑動(dòng)形成切削，在固體顆粒大量反復(fù)作用下對(duì)管材表面產(chǎn)生磨損；當(dāng)顆粒對(duì)管材表面沖擊角度增大并以一定的速度撞擊管材表面時(shí)，會(huì)使管材表面產(chǎn)生微小的塑性變形，在大量顆粒長(zhǎng)期反復(fù)撞擊下塑性變形層脫落形成撞擊磨損[1]。從設(shè)備運(yùn)行情況看，水冷壁磨損主要集中在密相區(qū)耐磨耐火層、密相區(qū)與水冷壁交界處、爐膛四角區(qū)域、爐膛中部管壁、管屏穿墻區(qū)域、爐膛內(nèi)水冷壁等。

2 合金熔敷技術(shù)原理及特點(diǎn)

采取在水冷壁管材表面加裝技術(shù)護(hù)瓦技術(shù)、膜式水冷壁折彎讓管技術(shù)、主動(dòng)多階式防磨梁技術(shù)、多階布置防磨槽技術(shù)、熱噴涂技術(shù)及合金熔敷技術(shù)等，因其合金熔敷技術(shù)以性價(jià)比強(qiáng)，抗磨性能好，是循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨主流技術(shù)。

（1）技術(shù)原理。合金熔敷技術(shù)是以被熔敷工件為陽(yáng)極，以金屬熔絲為陰極，利用陽(yáng)極和陰極之間產(chǎn)生的等離子弧作為熱源，將金屬熔絲融化，產(chǎn)生金屬熔滴，在通過(guò)智能機(jī)械誘導(dǎo)機(jī)構(gòu)將熔融的金屬熔滴甩附在被熔敷工件上[2]，形成耐磨、耐熱、耐腐蝕等特殊性能的冶金結(jié)合熔敷工藝。

（2）技術(shù)特點(diǎn)。合金熔敷為典型的主動(dòng)防磨型技術(shù)，根據(jù)被熔敷管材防磨性能要求，硬度要高于HRC45的合金材質(zhì)，一般熔敷厚度在1.0～1.5mm之間，最高熔敷厚度可達(dá)到4～5mm。主要技術(shù)特點(diǎn)有：1）合金熔敷層表面光滑，耐磨持久且不產(chǎn)生氣孔，在較薄或承高壓部件上易熔敷，水冷壁表面合金熔敷法具有其他防磨措施不具備的優(yōu)點(diǎn)，熔敷合金層是熔敷焊絲與母材的焊接互熔，不會(huì)出現(xiàn)熔敷層剝落的現(xiàn)象。2）可根據(jù)運(yùn)行環(huán)境、入爐煤特點(diǎn)、受熱面布置以及設(shè)備狀況等因素調(diào)整熔敷層的厚度，熔敷厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于金屬噴涂層厚度，平均使用壽命提高了3.5～5.5年以上。3）相對(duì)于金屬噴涂層的機(jī)械擠壓式粒子結(jié)合而言，合金熔敷防磨層為冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度更高，性能更優(yōu)。合金熔敷解決現(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐燃燒產(chǎn)生的大量物料沖刷爐膛受熱面導(dǎo)致鍋爐水冷壁嚴(yán)重腐蝕難題，解決了熔敷效率低、熔敷表面質(zhì)量差、勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境惡劣、對(duì)人體輻射大的問(wèn)題。4）合金熔敷相較噴涂防磨，熔敷防磨層的可修補(bǔ)性和可焊接性更強(qiáng)，特別適合鍋爐水冷壁四角、給煤易沖刷區(qū)、返料口等磨損較嚴(yán)重區(qū)域。合金熔敷相較傳統(tǒng)技術(shù)，對(duì)水冷壁的傳熱效果無(wú)任何影響，并能保證熔敷層表面均勻，硬度均配，且能避免母材變形。5）可以很好的保留母材和表面熔敷金屬材料的原有特性。合金熔敷金屬層具有相同或類(lèi)似材料的可焊接特性，不會(huì)發(fā)生金屬力學(xué)及材質(zhì)成分等特性方面的變化。

3 合金熔敷技術(shù)應(yīng)用

針對(duì)5臺(tái)420t/h循環(huán)流化床鍋爐水冷壁頻頻漏泄導(dǎo)致機(jī)組非停事件，2012年3月，公司委托哈爾濱某合金熔敷公司對(duì)1號(hào)鍋爐澆注料1米以上水冷壁區(qū)域進(jìn)行合金熔敷防磨治理，清除管材表面金屬及非金屬氧化物，對(duì)爐膛四周密相區(qū)水冷壁熔敷施工。熔敷過(guò)程采用全自動(dòng)機(jī)器人熔敷機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)激光掃描工件表面，計(jì)算機(jī)合成工件表面立體圖形，自動(dòng)計(jì)算和分析施工順序、熔槍定位和熔敷施工，熔槍擺動(dòng)器安裝在連接板上端的一側(cè)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在連接板的另一側(cè)，且驅(qū)動(dòng)電機(jī)與熔槍擺動(dòng)器傳動(dòng)連接，熔槍擺動(dòng)器的前端設(shè)置有熔槍?zhuān)?qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)控制電路與計(jì)算機(jī)連接。熔敷施工結(jié)束后對(duì)熔敷區(qū)進(jìn)行檢查、修補(bǔ)，對(duì)熔敷區(qū)上部與光管區(qū)域水冷壁管進(jìn)行打磨。主要實(shí)施技術(shù)要求如下：（1）全部熔敷層不得有母材裸露現(xiàn)象，單層熔敷厚度1.5～2.0mm。（2）熔敷層硬度大于HRC45，表面平滑過(guò)渡，3mm及以上的熔瘤和絲頭必須打磨消除。（3）重熔金屬層與母材融合厚度不高于1mm，管與管以及鰭片與鰭片之間必須平滑過(guò)渡。

4 效果評(píng)價(jià)

1號(hào)循環(huán)流化床鍋爐水冷壁合金熔敷治理后，鍋爐機(jī)組連續(xù)運(yùn)行超過(guò)了180天。2013年1月1號(hào)鍋爐停備檢查時(shí)，水冷壁熔敷區(qū)域未見(jiàn)較明顯磨損（水冷壁合金熔敷前后對(duì)比圖片見(jiàn)下圖）。

5 結(jié)論及建議

合金熔敷技術(shù)克服了傳統(tǒng)防磨技術(shù)的弊端，將鍋爐水冷壁管的使用壽命平均提高到5年，滿足了鍋爐設(shè)備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過(guò)5臺(tái)420t/h循環(huán)流化床鍋爐水冷壁合金熔敷防磨技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用，水冷壁采取合金熔敷防磨治理技術(shù)后，鍋爐設(shè)備長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低了檢修及維護(hù)成本，為公司安全生產(chǎn)提供了可靠保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]田群偉.循環(huán)流化床鍋爐水冷壁磨損機(jī)理及預(yù)防[J].西部煤化工， 2012（01）：58-62.

[2]劉學(xué)勇.防磨熔敷在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用[J].中國(guó)設(shè)備工程，2016（01）：64-65.endprint