再談循環流化床鍋爐水冷壁常見磨損及防磨措施

摘要：循環流化床鍋爐具有燃料適應性廣、燃燒效率高、高效脫硫、氮氧化物排放低等優點，因而在工業領域中得到了廣泛的應用。但影響循環流化床鍋爐正常運行的水冷壁受熱面磨損難題又擺到了技術人員面前。而對于檢維修行業中，更多的是采取在水冷壁表面增設防磨層的方式來增加鍋爐運行周期。

本文介紹了某集團熱電公司多年來水冷壁受熱面典型部位磨損形式，以及對鍋爐維修中常選用的幾種防磨方法進行分析對比，在以后防磨措施選擇上有很大的借鑒作用。

熱電公司共有5臺循環流化床鍋爐，主要承擔著為下游“十一五”石化裝置供汽的任務，鍋爐總的負荷有限，尤其在冬季，下游用汽量增大，5臺鍋爐除檢修時間外一直處于運行狀態，事故停車勢必會影響蒸汽平衡，給下游裝置穩定、安全、滿負荷生產造成巨大影響。而循環流化床鍋爐不出現事故停車幾乎是不可能的。近幾年來，熱電公司停車事故多數是因為水冷壁受熱面受到磨損所致。據統計，熱電公司在2012-2019年期間，因水冷壁管受到磨損原因發生爆管停車達25次，占停爐事故總數的76%。由此可見，只有解決磨損問題，才能大大降低意外停車事故，減少或避免經濟損失。

1 鍋爐事故停車危害

鍋爐水冷壁管受到磨損后，會發生減薄，一旦承受不了內部壓力就會發生水冷壁管泄漏，高壓的汽水混合物夾雜著煙灰直接劇烈沖刷更多鄰近或對向的水冷壁管，造成大面積泄漏，使汽包水位很難維持，床溫急劇下降，被迫緊急停爐，使鍋爐降溫過快，會給鍋爐耐火材料，爐管帶來損傷。同時給后續的檢維修也帶來很大影響，鍋爐受熱面爆管后處理的難度很大，而且還要組織大量人力、物力清理床料、重新加入床料，搭、拆腳手架，更換泄漏管束等工作，花費時間較長，嚴重影響整個系統蒸汽平衡。

2 常見磨損部位

在平時水冷壁檢修過程中，5臺鍋爐的磨損存在一些共性部位，同時也存在一些典型的磨損區域。

2.1普遍磨損位置

鍋爐爐膛密相區耐火材料上沿0-5米區域內水冷壁管磨損相對上部區域點數較多、磨損較為嚴重，磨損形式均以深溝和均勻減薄為主；在靠近煙道出口水平位置的前后墻、側墻、水冷屏出現不同程度的偏磨現象。

2.2 典型的磨損區域

3 常見磨損因素

3.1 磨損機理

物料對管壁的磨損速率與其速度、濃度及粒度關系為：

E∝W3D2U

式中：E—磨損速率 W—物料速度

D—物料粒度 U—物料濃度

3.2 水冷壁磨損因素

3.2.1 煙氣流速影響

煙氣流速越高磨損越嚴重，磨損量與煙氣速度的三次方成正比。一次風越大，磨損量越大。另外二次風量越大，對爐內燃燒情況的擾動就越劇烈，水冷壁磨損量就越大。

3.2.2 煙氣濃度的影響

煙氣內顆粒濃度越大，水冷壁磨損量越大。因為顆粒數越大，對管壁的撞擊和沖刷越強烈。在循環流化床鍋爐運行中，負荷越高，床層密度及床層差壓越大，說明顆粒濃度越大，磨損量越大。

3.2.3 燃料性質的影響

燃料顆粒硬度、灰分越大，對水冷壁管壁的切削作用越強烈，磨損量越大。

為了降低燃燒成本，目前熱電公司采取在燃料中摻燒一定比例的褐煤，而褐煤與煙煤相比，褐煤的硬度、灰分、水分相比煙煤較大，這樣勢必會增大水冷壁磨損速率；水分的增加，也會提高煙氣流速加劇磨損。

3.2.4 檢修質量的影響

受熱面在維修后，沒有達到圓滑過渡，出現凸起，形成渦流加劇水冷壁管磨損；水冷壁鰭片板沒有滿焊，造成大量煙氣顆粒外漏，導致的水冷壁管側面的磨損。

3.2.5 耐火材料脫落影響

由于爐膛密相區的出渣口、二次風口、給煤口、回料閥出口、吊屏及穿墻處等耐火材料脫落都會造成局部不規則，加大了局部渦流和局部沖擊，加劇了水冷壁磨損。

例如：3#鍋爐因西側回料腿出口耐火材料脫落導致水冷壁磨損停車事故；2#鍋爐過熱屏穿墻處耐火材料脫落導致水冷壁磨損停車事故。

3.2.6 鍋爐本身設計影響

受鍋爐自身動力場影響，煙氣在爐膛流速分布是不均勻的，四角處的煙氣流動速度比較大，流動也復雜，磨損要比其他部位嚴重；熱電公司4#、5#鍋爐煙道出口上部到頂棚距離不足，煙氣轉向距離不夠，造成對頂棚的沖刷。

4 防磨技術的應用

在防磨過程中，在運行調整方面、來煤管理方面、給煤粒度方面、檢修質量方面都加強的同時，熱電公司在防磨技術上也積極大膽的研究和考察應用。

目前，鍋爐行業中，采用的防磨技術有：讓管技術、鑲嵌防磨護瓦技術、防磨梁技術、熱噴涂技術、熔敷堆焊技術，以及在防磨梁技術基礎上革新演化而來的導流板防磨技術等。下面對幾種常見防磨技術應用進行分析比較。

因為鍋爐初始設計原因，目前只有1#、4#、5#鍋爐采取了讓管技術，2#、3#鍋爐均未采取讓管技術。

通過分析，在日常檢修中，熱電公司采取的是比較成熟的鑲嵌防磨護瓦、熱噴涂、熔敷堆焊三種防磨技術，在實際應用中也得到了很好效果。

但最后經過分析，豐鏈智造鎳基高質量耐磨新材料智慧防磨設計研究院革新導流板防磨技術，取得了最佳效果。

熱電公司2#鍋爐過熱器穿墻處耐火材料邊緣水冷壁管，經多次檢測數據綜合分析該處存在異常磨損現象，甚至在2016年1月還發生過爆管。后將其更換熔敷堆焊合金管，運行兩個周期后磨損狀況得到大大改善。但在實際鍋爐檢修中，主要是考慮工程進度、經濟和質量問題，通過分析如下：

金屬噴涂雖然耐磨，但厚度有限制，不能超過0.6mm，施工最簡便靈活，造價低，但抗磨周期短；堆焊合金和鑲嵌合金護瓦這兩種防磨技術造價相對于噴涂較高，且只能工廠定制現場安裝，施工中有一定局限性，他們均屬于靠厚度來防磨，抗磨周期較長，但鑲嵌護瓦防磨因影響鍋爐傳熱效率不宜大面積應用；豐鏈智造鎳基高質量耐磨新材料智慧防磨設計導流板防磨技術是其他幾種防磨技術的提高，防磨層得到了有效防護，每年磨損不到0.1mm，防磨周期非常長，并且檢修維護簡便，現場施工靈活，可以同時上多臺設備，適合典型磨損和磨損嚴重部位的應用。

5 應用效果

在鍋爐建設運行之初，熱電公司的1#鍋爐號稱“禮拜爐”，爆管事故頻繁發生，甚至1個月發生多起爆管停車事故。隨著不斷的摸索，對爐內特殊部位進行改造，鍋爐能運行更長時間，但這遠遠沒有達到技術人員要求，經歷十多年的發展，新型防磨技術也不斷的出現，熱電公司研討后大膽的采取了豐鏈智造鎳基高質量耐磨新材料智慧防磨設計公司成熟的導流板防磨技術，到目前為止，鍋爐檢修一次運行時間至少達到280天，較最初提高了近20倍。

6 結論

通過對上述磨損部位、磨損方式、防磨措施的分析對比，總結出對典型部位大部分區域磨損，盡可能采取導流板技術防磨；堆焊合金雖然防磨，但造價貴，實施難度大周期長，也有影響水冷壁開裂的隱患；金屬熱噴涂技術防磨雖然耐磨，但對厚度有限制，對施工技術要求非常精細才能保障效果；對于鑲嵌護瓦防磨技術，雖然抗磨效果很好，但其影響鍋爐傳熱，運行中鑲嵌護瓦易脫落，產生不確定因素導致停車事故，不建議采用。

本文鏈接：http://www.dn580.net/guandao/259.html

河南豐鏈智造耐磨防磨新材料科技產品服務供應鏈公司，主導產品和服務包括：循環流化床鍋爐水冷壁鎳基超合金高溫強化耐磨導流板防磨、鍋爐防磨格柵經緯網格梳形導流板防磨革新技術，鋼襯高鉻鎳雙金屬合金澆鑄復合管，鋼襯自蔓延剛玉陶瓷復合管，陶瓷閥門，陶瓷貼片管道。聯系:158-9000-6029