循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損的原因分析和預(yù)防措施論文
【摘 要】水冷壁管是循環(huán)流化鍋爐受熱面中磨損最嚴(yán)重的部位之一，本文對75t/h循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中水冷壁管磨損、泄漏的原因進(jìn)行了分析、總結(jié)，并提出相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)措施，延緩鍋爐水冷壁管的磨損，保證鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床鍋爐 水冷壁管 磨損 原因分析 預(yù)防措施
一、前言
合肥天源熱電有限公司位于合肥高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，是合肥市熱力公司控股，是一家專業(yè)從事城市熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，是安徽省首家取得城市集中供熱資質(zhì)企業(yè)。主要向高新開發(fā)區(qū)及西熱區(qū)企事業(yè)單位、民用熱用戶供汽和集中供熱。
二、鍋爐概況
合肥天源熱電有限3＃、4＃循環(huán)流化床鍋爐（YG-75/3.82-M1）是由濟(jì)南鍋爐集團(tuán)有限公司制造生產(chǎn)的中溫、中壓鍋爐，采用旋風(fēng)分離器組成循環(huán)燃燒系統(tǒng)，爐膛為膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，過熱器分高、低二級過熱器，中間設(shè)噴水減溫器，尾部設(shè)三級省煤器和一、二次風(fēng)預(yù)熱器。
我公司兩臺循環(huán)流化床鍋爐返料系統(tǒng)鍋爐廠進(jìn)行了重新設(shè)計，4＃鍋爐旋風(fēng)分離器效率較3＃鍋爐高，正常運(yùn)行中，3＃鍋爐爐膛差壓在0.3 Kpa左右，4＃鍋爐爐膛差壓在0.8 Kpa左右，最高時達(dá)1.4 Kpa。兩臺鍋爐投運(yùn)一年多，爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域?qū)雍缚p處（標(biāo)高9360mm）出現(xiàn)泄漏，其中，3＃鍋爐出現(xiàn)一次，4＃鍋爐出現(xiàn)三次，造成被迫停爐檢修，進(jìn)行水冷壁管更換，影響正常生產(chǎn)，直接和間接經(jīng)濟(jì)損失都很大。
三、水冷壁管磨損機(jī)理
鍋爐水冷壁管的磨損主要集中在三個區(qū)域：爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損；爐膛四周角落區(qū)域管壁的磨損；不規(guī)則區(qū)域管壁的磨損。
爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損原因：一是沿爐膛內(nèi)壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動方向的改變，因而對水冷壁管產(chǎn)生沖刷，對水冷壁管產(chǎn)生磨損；另一個原因是在過渡區(qū)域內(nèi)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上運(yùn)動的固體物料運(yùn)動方向相反，在局部產(chǎn)生渦旋流，對水冷壁管產(chǎn)生磨損。
爐膛四周角落區(qū)域管壁的磨損原因是角落區(qū)域內(nèi)壁面向下流動的固體物料密度比較高，同時流動狀態(tài)也受到破壞。
不規(guī)則區(qū)域管壁（如溫度計、差壓計等處穿墻管等）的磨損原因主要是不規(guī)則管壁對局部的流動特性造成較大的擾動。
四、鍋爐水冷壁管磨損、泄漏原因分析
鍋爐水冷壁管出現(xiàn)泄漏，停爐后，對鍋爐衛(wèi)燃帶處筑爐部位、噴涂區(qū)域及鍋爐運(yùn)行記錄進(jìn)行了檢查、分析。通過比較發(fā)現(xiàn)4＃鍋爐磨損情況較3＃鍋爐嚴(yán)重，磨損部位比3＃鍋爐多，并且存在一根水冷壁管出現(xiàn)泄漏后，將鄰近的水冷壁管吹壞。聯(lián)系濟(jì)南鍋爐廠相關(guān)部門，并查閱相關(guān)資料，分析認(rèn)為造成衛(wèi)燃帶處水冷壁管磨損、泄漏主要原因有如下幾點(diǎn)：
1、鍋爐衛(wèi)燃帶處應(yīng)注意避免出現(xiàn)“凸臺”， 包括水冷壁管對接焊縫打磨不平形成的“凸臺”及衛(wèi)燃帶水冷壁管澆注料形成的“凸臺”。 如果出現(xiàn)“凸臺”，使得下降灰流與水冷壁管形成了沖擊角，不僅加劇對接部位的焊口和鰭片的磨損，而且還對鄰近管子造成嚴(yán)重磨損。這是由于爐內(nèi)循環(huán)物料沿水冷壁向下流過凸臺時改變方向，直接沖刷水冷壁管子的某個部位，造成該處水冷壁快速沖刷磨損，尤其是水冷壁管與澆注料接觸的兩側(cè)。
2、鍋爐衛(wèi)燃帶水冷壁管火焰噴涂防磨區(qū)域出現(xiàn)局部材質(zhì)掉落現(xiàn)象，致使水冷壁管產(chǎn)生了切割效應(yīng)，加劇了管壁磨損，如下圖所示：
3、鍋爐運(yùn)行中的煙氣流速是影響鍋爐水冷壁管磨損最主要的因素。研究表明，鍋爐水冷壁管磨損量與煙氣流速的3次方成正比關(guān)系。在鍋爐實(shí)際運(yùn)行過程中，鍋爐運(yùn)行人員擔(dān)心流化不良，為了提高鍋爐運(yùn)行保險系數(shù)，常以較大風(fēng)量運(yùn)行，造成煙氣流速過快，嚴(yán)重加劇鍋爐的磨損，同時增加廠用電量。
五、鍋爐水冷壁管泄漏預(yù)防措施
1、為了避免衛(wèi)燃帶水冷壁管對接焊縫打磨不平形成的“凸臺”及衛(wèi)燃帶水冷壁管澆注料形成的“凸臺”。應(yīng)加強(qiáng)鍋爐安裝及筑爐施工過程中的檢查、驗(yàn)收工作，保證施工工程質(zhì)量。
也可以對水冷壁管處澆注料爐墻改進(jìn)性，將此處水冷壁管結(jié)合處下方懸空，不進(jìn)行澆注，讓下落的灰直接撞擊澆注料。
同時，衛(wèi)燃帶水冷壁管對接焊縫設(shè)計時可考慮進(jìn)行上移或下移，以避免在焊縫處形成的“凸臺”，造成水冷壁管磨損。
2、定期對衛(wèi)燃帶水冷壁管進(jìn)行超音速電弧噴涂。超音速電弧噴涂是目前國際上比較先進(jìn)的噴涂施工方法，比普通電弧噴涂和火焰噴涂較理想，以電弧為熱源，將熔化的耐磨合金絲材用高速氣流霧化，并以高速噴到工件表面形成涂層的一種工藝�？梢匝泳從p來延長鍋爐運(yùn)行周期，是一種技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較好的方法。為了保證超音速電弧噴涂的質(zhì)量，應(yīng)做好施工技術(shù)與管理、驗(yàn)收檢測等過程中存在的一些技術(shù)問題。
3、鍋爐運(yùn)行調(diào)整
�。�1）嚴(yán)格控制適宜的入爐風(fēng)量，一次風(fēng)在保證正常流化的情況下，合理調(diào)整一、二次風(fēng)配比，一次風(fēng)比例占50～60％，一次風(fēng)比例占40～50％，降低煙氣流速，減少水冷壁管的磨損。
�。�2）控制合適的爐膛差壓、料層差壓。料層差壓偏高，流化風(fēng)量增大，增加了鍋爐水冷壁管的磨損和電耗。爐膛差壓偏高，鍋爐爐膛內(nèi)灰濃度增大，增加了鍋爐水冷壁管的磨損。
�。�3）應(yīng)特別注意燃料特性對磨損的影響，嚴(yán)格控制入爐煤的煤質(zhì)和粒度。流化床鍋爐的燃料適應(yīng)性廣，可以燃用劣質(zhì)煤，但是燃用優(yōu)質(zhì)煤，流化床鍋爐的優(yōu)勢更加明顯，排渣熱損失小，電耗低，鍋爐效率高，水冷壁磨損減小。嚴(yán)格控制入爐煤粒度，盡量避免燃用高磨損的燃煤和煤中配比的控制，入爐煤粒度最大不應(yīng)超過13mm。
4、如何盡早發(fā)現(xiàn)鍋爐水冷壁管出現(xiàn)泄漏
由于循環(huán)流化床鍋爐燃燒特性，決定了鍋爐磨損存在的必然性，在采取措施減少、延緩水冷壁管磨損的同時，如何及時發(fā)現(xiàn)已出現(xiàn)泄漏的水冷壁管，避免更大范圍的泄漏，結(jié)合鍋爐運(yùn)行情況，提出以下幾點(diǎn)：
�。�1）、鍋爐給水流量與鍋爐主蒸汽流量差值異常變大時，應(yīng)及時對給水流量、蒸汽流量表計進(jìn)行校驗(yàn)，確認(rèn)流量表計顯示的正確性。若表計無異常，此現(xiàn)象可作為判斷水冷壁管出現(xiàn)泄漏最直接、簡單依據(jù)之一。
（2）、鍋爐運(yùn)行中，應(yīng)注意觀察衛(wèi)燃帶附近爐墻是否潮濕、是否有泄漏聲等來判斷水冷壁管是否出現(xiàn)泄漏。
（3）、如果鍋爐燃用煤質(zhì)相對穩(wěn)定，可通過鍋爐機(jī)組其他表計，如蒸汽、給水壓力、引風(fēng)機(jī)電流、排煙溫度、返料器溫度表計的變化，來判斷水冷壁管是否出現(xiàn)泄漏。
小 結(jié)
由于循環(huán)流化床鍋爐特性決定了受熱面必然存在磨損，而鍋爐水冷壁管磨損是鍋爐受熱面磨損最嚴(yán)重的部位之一，隨著鍋爐運(yùn)行時間加長，鍋爐水冷壁管磨損問題越突出。我們要采取措施盡可能減少和避免磨損，延緩鍋爐運(yùn)行周期，減少非計劃停爐次數(shù)。如何在鍋爐安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行之間選擇最佳運(yùn)行工況，有待于在今后的鍋爐運(yùn)行過程中，不斷進(jìn)行分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高鍋爐水冷壁管磨損控制和預(yù)防水平，實(shí)現(xiàn)鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
1、岑可法、倪明江等《循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計與運(yùn)行》 中國電力出版社 1998.5
2、呂俊復(fù)、張建勝、岳光溪《循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行與檢修》 中國水利水電出版社 2003 ISBN 7-5084-1410-1
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