循环流化床锅炉水冷壁综合防磨技术研究

孟建功 张全胜

（1.国电豫源发电有限责任公司，河南 济源 454650；2.中国循环经济协会发电分会，北京 100083）

循环流化床锅炉水冷壁综合防磨技术研究

孟建功1张全胜2

（1.国电豫源发电有限责任公司，河南 济源 454650；2.中国循环经济协会发电分会，北京 100083）

剖析了现行的各种单一锅炉水冷壁防磨技术优缺点，论述了CFB锅炉采取的综合防磨技术，找出优选的防磨组合技术，可使受热面耐磨5年以上。

循环流化床锅炉；综合防磨；耐磨性强

CFB锅炉目前存在水冷壁受热面磨损严重、防磨措施不力的问题，磨损泄漏导致被迫停炉缩短了锅炉连续运行周期，磨损使锅炉的运行维护费用增大，机组利用率降低，已成为影响CFB锅炉长期安全运行的最大制约因素。锅炉磨损爆管是用户最担心的和最渴望用有效办法彻底解决的问题。所以必须采取更有效的防磨措施如综合防磨技术，解决CFB锅炉水冷壁磨损爆管问题。

一、循环流化床锅炉的磨损问题

电站CFB锅炉一个最大的特点就是燃料适用的广泛性，正因为如此，大多的CFB锅炉都燃用了高水份、含灰量极大的劣质煤，燃烧时形成的高浓度物料以贴壁流高速冲刷，炉内水冷壁管表面必然产生磨损，尤其是在浇注料过渡区、喷涂层边缘及脱落起皮处、炉膛四角部位、鳍片不平滑处、各孔门和各个测点开孔处等发生磨损。多年来的大型CFB锅炉实际运行也证实了这些区域磨损严重，水冷壁泄漏频繁。大量早期投运的CFB锅炉由于没有对水冷壁采用让管技术或让管施工不当而造成锅炉的频繁磨损爆管。实践证明，水冷壁让管处以上部位1～5m高度垂直水冷壁管子表面磨损依然存在，甚至出现泄漏。

二、传统的防磨技术应用

目前对CFB锅炉受热面实施防磨的技术与措施主要有以下几种。

1.超音速电弧喷涂。

超音速电弧喷涂防磨层在电厂检修中被普遍采用，施工时涂层边沿需平滑过度不得出现凸台否则会出现磨损。该涂层材料的热膨胀系数与普通低碳钢和低合金钢的热膨胀系数接近，可避免在热循环过程中由热应力造成的大面积涂层剥落，但小面积的涂层剥落还是存在的。该涂层可在CFB锅炉内经受1～2年的运行磨损。但此种涂层耐磨持续时间难以达到5年以上。

2.超音速火焰(HVOF)喷涂。

循环流化床锅炉某些部位磨损极为严重，当今较佳的防磨技术方案是采用超音速火焰(HVOF)喷涂高耐磨的涂层，但该法存在成本极高，现场作业不便，粉末消耗量大(沉积效率低)，对粉末要求苛刻等问题。相比之下，超音速电弧防磨喷涂比较经济实用，得到了广泛应用。

3.く形高铝高耐磨瓦。

く形高铝高耐磨瓦是为锅炉水冷壁管防磨而设计的特殊形状高铝耐磨砖。く形高铝高耐磨瓦安装施工很方便，但此瓦在CFB锅炉水冷壁上应用则存在着终结处与受热面管子母材过渡存在着明显台阶、导热系数太小等不足之处；恰是这个台阶区域受热面管子磨损爆管的几率最大。

4.耐磨耐热铸造弧形防磨瓦。

将防磨瓦焊在水冷壁管表面是锅炉检修常用的防磨方法。防磨瓦本身耐磨时间达到5年以上，主要是存在着终结处与受热面管子母材过渡存在着明显台阶，其区域受热面管子磨损爆管的几率最大；另外，防磨瓦在使用中还减小了水冷壁管的吸热量。所以在电厂采用防磨瓦防磨只是用于应急检修，不适宜大面积应用。

5.堆焊耐磨合金。

在CFB锅炉上堆焊耐磨合金防磨一般用于应急抢修，大面积应用则存在着成本高、热应力大、表面不平滑、与受热面管子母材过渡处存在着台阶产生二次磨损等不足之处。

6.耐火耐磨可塑料或浇注料。

锅炉制造厂已经在多部位设计耐磨耐火可塑料或浇注料防磨。耐火耐磨可塑料或浇注料的防磨效果最好，防磨层耐磨持续时间可达到3～5年，缺点是导热系数较小影响水冷壁管吸热，不适宜用此法增大防磨覆盖面积，无法大面积推广。

7.水冷壁让管技术和凸台技术。

在锅炉下部水冷壁折弯处（垂直水冷壁与锥体水冷壁交接处）往往是锅炉厂设计的密相区水冷壁耐火耐磨材料覆盖的终结处。大量的CFB锅炉实际运行证明恰是在这个终结处上部一定高度区域水冷壁管子磨损严重。后期制造的CFB锅炉在这个折弯处采用了让管技术，使贴壁灰流直接冲刷耐火耐磨材料而不再形成涡流造成折弯处水冷壁管子磨损。但CFB锅炉的实际运行也证明让管区域的上部一定高度（l～5m）区域水冷壁管子依然磨损严重，爆管的几率最大。

对早期没有对水冷壁采用让管技术的锅炉，一些电厂在耐火耐磨材料终结处上部一定高度的四面水冷壁上设置凸台，有的电厂在垂直水冷壁上设置凸台，收到了一定防磨效果，但在凸台上部的一些区域依然出现磨损现象。

8.运行调整和燃料管理。

调整总风量和入炉煤颗粒度可以不同程度减轻磨损，如运行中调小总风量；去除原煤中的石块也是解决磨损问题的最有效的方法，做好燃料管理就可以解决一定程度的磨损问题。

三、锅炉水冷壁综合防磨措施

综合防磨技术就是强调不单独采用某一种防磨而是综合采用多种防磨技术，必须是检修措施防磨和运行优化调整防磨相结合，将锅炉受热面磨损程度控制到最小。

1.推广多级防磨槽防磨技术。

防磨槽由梳形钢板和长方形钢板焊接成角形然后再焊在水冷壁管上每层形成一圈，炉内一般做8～10圈（级）防磨槽，形成防磨槽的钢板选择耐热耐磨钢。水冷壁防磨槽技术其突出特优点是：当炉内大流量的紧贴垂直水冷壁管排表面及管间凹槽的贴壁灰流落到防磨槽内则被真正软着陆，使贴壁灰流速逐渐减速趋近于零然后重新做自由落体运动，这样贴壁灰流对防磨槽上下的垂直水冷壁管的磨损就大大减小。水平防磨槽下部焊有三角形加强板防止防磨槽变形，防磨槽是分段的，段与段间留有膨胀缝且有密封片，防磨槽的梳形板与水冷壁管子满焊，见图1所示。

图1 安装中的水冷壁防磨

2．在防磨槽的槽上部500mm高度带状区域采用超音速电弧喷涂防磨层。贴壁灰流在此区域快速减速至零，存在冲刷力产生磨损。

3．在防磨槽的槽下部500mm高度带状区域采用导流板即扁钢防磨。见图2所示。导流板只让贴壁灰流垂直流动，消除贴壁灰流的横向冲刷即消除横向磨损。

图2 防磨槽下部采用导流板

4．在运行操作上调小一次风量和二次风量，降低烟气氧量，会降低烟气流速从而显著减轻锅炉磨损。

5.在运行操作上调小料层厚度，即调整冷渣机转速使床料减少，会降低内循环物料量，从而显著减轻锅炉中下部水冷壁磨损。

6.在运行操作上调小循环倍率，即在返料器放掉部分灰，这样会降低外循环物料量，从而显著减轻锅炉上部和炉膛出口部位水冷壁的磨损。

以上6个方法同时使用，这就是防磨技术的综合应用，也叫综合防磨技术。可使CFB锅炉水冷壁耐磨5年以上。

[1]岑可法等.循环流化床锅炉原理设计及运行[M].中国电力出版社，1998.

[2]全国电力行业CFB机组技术交流服务协作网技术交流资料汇编《八》[C].中国电力企业联合会科技服务中心，2003.

[3]丁彰雄等.锅炉管道热喷涂涂层腐蚀及磨损性能研究.第十五届全国热喷涂技术经验交流会论文集[C]，2001，5.

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