循环流化床锅炉水冷壁典型防磨措施

李恩双

摘 要：循环流化床锅炉运行中，由于水冷壁磨损速度较快，较易发生密相区水冷壁泄漏、爆管等运行故障，文章将着重介绍几种典型防磨措施，并对其防磨机理效果进行阐述分析，并对锅炉设计、安装、运行过程中可控因素进行阐述。

关键词：循环流化床；水冷壁磨损；典型防磨措施

引言

近年来，循环流化床锅炉运行中，水冷壁磨损速度较快，较易发生密相区水冷壁泄漏、爆管等运行故障，几乎所有企业的循环流化床锅炉都要采取一定的防磨措施，文章将着重介绍几种典型防磨措施，并对其防磨机理效果进行阐述分析，仅供热电工作者参考。

1 循环流化床锅炉水冷壁磨损机理

循环流化床锅炉内的传热过程是与燃烧过程同时发生的。在热量的传递过程中，存在三种基本的传热方式，即导热传热、对流传热和辐射传热。热量通过紧贴水冷壁外表面向下流动的内循环灰与水冷壁外表面的传热属于导热过程，固体颗粒聚集成颗粒团是循环流化床的一个主要特征。导热传热的过程同时便产生了磨损，颗粒团以一定的角度和速度不断冲击水冷壁，这种磨损称为“冲蚀”磨损。固体颗粒质量、硬度越大，“冲蚀”磨损强度越大；固体颗粒冲击速度越大，“冲蚀”磨损强度越大，有实验证明，在颗粒质量、硬度固定的情况下，水冷壁磨损量与颗粒速度的3次方成正比；由此可以得出结论，固体颗粒携带速度是影响水冷壁磨损的主要因素。

2 投产前及运行中可行防磨措施

保证循环流化床锅炉水冷壁密相区设计合理。因循环流化床锅炉存在水冷壁磨损速度较快問题，国内循环流化床锅炉生产企业在水冷壁设计过程中，基本考虑了防磨设计，如“让管设计”、设置“卫燃带”等。在锅炉定货前，一定要与锅炉厂确认其水冷壁防磨设计合理，利于安装施工。

做好水冷壁施工安装验收管理。流化床锅炉水冷壁管子安装技术复杂且对质量要求较高，因此是整个锅炉安装的关键点之一。

合理选用设计煤种及使用煤种。有资源条件、可选择燃料的企业，尽量考虑使用矸石量少的燃煤，尽量选用破碎性好的煤种，选择优良的破碎系统。保证锅炉长期稳定运行，适宜的燃料是关键因素。

良好的锅炉运行操作状态能在一定程度上减轻水冷壁磨损。运行中需根据负荷、煤质等参数变化不断调整，合理控制风煤配比、合理布置一、二次风量。单一考虑降低水冷壁磨损因素，保证流化前提下略降低一次风量，尝试加大二次风量不但能够使密相区物料掺混更加均匀，而且有利于降低颗粒团携带速度，降低密相区水冷壁磨损速度。不同企业的每台锅炉面临的核心任务区别很大，司炉关心的参数可能差别性很大，在运行中只能兼顾控制磨损因素。

3 水冷壁典型三种表面防磨措施

3.1 超音速电弧防磨涂层喷涂技术

电弧喷涂法以高温电弧为热源，将熔化了的特殊金属丝材用高速气流雾化，并喷射到事先喷砂并有一定粗糙度的水冷壁表面形成涂层。丝材主要成份包括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，使涂层与锅炉管有着几乎相同的热膨胀系数，避免了由于热应力引起的涂层开裂和剥落。电弧喷涂具有喷涂速度高、涂层化学成分和硬质相含量易调整、沉积效率高的特点，适宜于现场的大面积耐磨耐腐蚀部件施工，施工周期较短，平方造价较高。缺点是施工现场环境恶劣，质量难以完全保证，特别是水冷壁四角，喷枪无法精确施工，易发生施工质量问题。

3.2 安装水冷壁防磨梁技术

在循环流化床锅炉炉膛内部，特别是密相区，高浓度物料团沿水冷壁向下回流磨损管壁，使水冷壁管受到磨损，特别是有安全缺陷的凸起部分，在此部位产生局部涡流，磨损量会异常大。前文提到磨损量与烟速大小关系最为密切，炉膛竖直高度越高，密相区烟速越大，磨损也快。在烟速较大的密相区采取相应措施降低烟速即可达到降低磨损的危害。通过在密相区水冷壁四周加设耐磨可塑料梁，降低物料团沿水冷壁向下回流速度，成为很多锅炉防磨方案之一。

耐磨可塑料防磨梁的工艺流程为：（1）在鳍片上焊Y型抓钉，制作耐热钢筋网。（2）制作防磨梁浇筑木模槽。（3）可塑料施工养护。水冷壁四周加设耐磨可塑料防磨梁安装简单，成本较低，不需要对炉膛进行大量改造。在一定程度上会影响炉膛黑度，降低出力，改造时需注意。

3.3 水冷壁表面熔敷焊接防磨技术

熔敷技术是利用熔敷热源将具有一定性能的材料熔敷在基体（工件）表面上，形成冶金结合的一种熔敷工艺过程。熔敷的目的并不是为了连接焊件，而是利用熔敷的方法在焊件表面获得耐磨、耐热、耐腐蚀等特殊性能的熔敷金属层。全自动合金熔敷防磨技术即采用分布式变流熔敷系统、粉心合金熔丝熔敷水冷壁合金防磨装置系统及方法。

熔敷技术具有以下特点：厚度远远高于喷涂层厚度，可以根据要求控制，耐磨持久；熔敷防磨层为冶金结合，在保证HRC45以上的基础上，结合强度高。

相对于喷涂层防磨来讲，熔敷防磨层的可修补性、可焊接性强，锅炉四角、给煤部位、回料口部位的上方等磨损强烈的区域，可以适当修补或者加厚；对水冷壁传热影响较小。

4 结束语

循环流化床锅炉水冷壁磨损防治已经成为各个电厂的常规工作之一。无论采取主动还是被动的各种防磨措施，我们必须对各种防磨工艺进行充分比较，结合企业自身因素，选择适合本企业的锅炉水冷壁防磨措施。无论何种防磨措施，都存在不同的优缺点，需要在运行和维护过程中注意防范各种缺陷。无论选择何种防磨措施，过程控制尤为重要，选择资质和信誉等级较高的企业有助于施工质量的控制。