循环流化床锅炉炉膛受热面磨损与预防分析

杨根生

(大唐华银电力股份有限公司耒阳分公司,湖南 耒阳 421800)

循环流化床锅炉炉膛受热面磨损与预防分析

杨根生

(大唐华银电力股份有限公司耒阳分公司,湖南 耒阳 421800)

针对循环流化床锅炉易磨损的特点,围绕炉膛受热面这一常见磨损部位,对几种典型磨损现象分析,以此为基础,提出防磨措施,确保了机组的安全稳定运行.

循环流化床锅炉;炉膛受热面磨损;防磨措施

循环流化床锅炉由于其燃料主要呈颗粒状,所以实际磨损情况要比常规锅炉严重,而且容易磨损的部位还很多,但以炉膛受热面最为常见和严重.因此,应掌握磨损特点和产生原因,以便制定有效的防磨措施.

1 循环流化床锅炉炉膛受热面磨损

循环流化床锅炉见图1,炉膛受热面是常见磨损部位.

图1 循环流化床锅炉

1.1 水冷壁

在受热面上,冷水壁是磨损最为严重的部位.主要磨损类型有以下几种.其一,和耐火材料之间的交接位置发生磨损.因锅炉为增大受热面,稀相区往往不额外使用耐火材料,只在浓相区采用.这样水冷壁和耐火材料相交处,两相流动出现明显变化,导致该处水冷壁发生磨损.其二,管壁磨损,炉膛上工作孔也容易发生磨损,见图2.其三,焊接处磨损,测量炉内温度时,需插入热电偶,由于其插入深度很大,所以会影响到颗粒及流动特性,管壁因此受到磨损.

1.2 其它受热面

锅炉中,除上述提到的水冷壁以外,很多还设置了其它受热面,如水平和屏式过热器与屏式翼形管等.这些受热面的磨损机理和水冷壁类似.此外,位于炉顶的受热面也十分容易发生磨损.

图2 开孔弯管磨损

1.3 尾部对流烟道

此受热面主要由空气预热器、过热器与省煤器组成.因此类受热面都处在分离器的后面,所以从磨损特征的角度讲,和煤粉锅炉极为相似.使此处产生磨损的原因为:分离器实际运行效率低于设计值,大量飞灰颗粒进入受热面,造成磨损,并且飞灰浓度越高,磨损越严重.

1.4 外置式换热器

该锅炉所用外置换热器的运行工况为鼓泡床.因运行风速比临界流化速度高,而且床内基本没有燃烧,所以,其磨损问题要轻于内置受热面与鼓泡流化床.对于外置换热器而言,其主要问题在于振动会使传热管壁产生磨损.

2 磨损预防措施

2.1 采用防磨材料

(1)金属材料.材料的选择既要考虑成本,又要适应需求.在选择用途特殊的材料时,一味选择造价高的传统做法不妥;对于经常出现问题和产生问题后危害较大的部位,应选用有充足余量的材料.承压管主要由合金钢与碳钢制成,其结构布置十分复杂,如为管束提供支撑的吊管、分离器和悬挂屏等.

(2)耐火材料.耐火材料的使用见图3.选择耐火材料时,应综合考虑以下4点:其一,锅炉性能及特点;其二,耐火材料所处工作环境;其三,采用耐火材料后,对锅炉运行的影响;其四,耐火材料功能及使用的目的.

图3 耐火材料使用

2.2 优化结构设计

2.2.1 防磨结构

(1)防磨鳍片.防磨鳍片的作用主要有以下两方面.其一,防止埋管和气泡接触,减弱气泡对表面造成的冲击;其二,避免颗粒在表面发生滑动,消除锤击效应.

(2)挡板.挡板能使水冷壁表面向下运动的料流方向发生变化,以此起到防磨效果.

2.2.2 衬里结构

常用衬里设计有:水冷壁衬里、薄非水冷壁衬里与厚非水冷壁衬里.其中,炉膛主要使用水冷壁衬里,借助销钉在锅炉管件设置厚度为25～50mm的耐火材料.而外侧主要使用普通保温材料进行保温.与厚非水冷壁衬里相比,薄非水冷壁衬里具有较强的抗热冲击性能.此外,为进一步加强抗击性能,还会在衬里当中加入金属纤维.

2.3 处理材料的工作表面

金属材料的工作表面处理方法有:热浸镀、热喷涂和电镀等.热喷涂在防磨方面效果突出,其防腐及防腐蚀机理为:涂层硬度超出基体;高温作用下不分解,反而会形成致密氧化膜.

2.4 运行和安装时的防磨措施

2.4.1 运行时

燃料颗粒组份会对其运行的稳定性造成直接影响,进而和受热面磨损产生一定关联.基于此,运行过程中必须对煤粒筛分比进行严格控制,并通过风量调整,使烟气流速减小,以此来降低烟气浓度,实现防磨的目的.

2.4.2 安装时

(1)燃烧带.炉膛中布风板的四周是水冷壁,布风板上方3.5m高度处,所有水冷壁均焊有销钉,采用整体浇注法,浇注材料为耐高温防磨材料,外部直接安装金属板.向火面浇注厚度为20～30mm,其浇注面即为燃烧带.此处磨损由浇注料承担,其材质与质量是起到防磨作用的关键.施工要点为:严格控制浇注料水灰比;浇注料搅拌必须均匀,呈糊状后及时浇注,放置时间不能超过4h;使用振捣棒捣实浇注料;烘炉温度根据厂家资料控制.

(2)水平烟道.烟气往往携带一定量飞灰与煤粒,在旋转后到达水平烟道,进入时对水冷壁造成冲击,所以烟气入口位置上的水冷壁也要进行浇注.对水平烟道而言,其通流面积较小,烟气进入以后流速将大幅增加,严重磨损四壁,还会产生振动.该位置浇注料和燃烧带基本一致,所用材料在800～1000℃温度区间内,必须有最佳耐磨性能.如果选材不当,将对安全经济运行造成严重影响.

(3)尾部对流烟道.省煤器与过热器都安装在分离器的后部,护板和管排间砌筑炉墙,也可通过浇筑形成耐火混凝土结构,但要对二者的间距进行严格控制.如果间距较小,则会对受热面膨胀造成影响,而较大则会形成一个烟气通道,造成严重后果.管排施工时,需对以下2个间距进行控制:其一,护板和管排间距;其二,立柱和管排间距.此外,在砌筑或浇筑炉墙时,控制管排和拉钩与托砖架的间距,再对管排和炉墙间距进行控制核对.

3 结语

无论是锅炉设计、安装还是运行,防磨都十分重要,必须引起重视.在运行检修过程中,要对容易磨损的部位进行检查与监视,以便及时发现问题,并采取有效措施加以解决,从而使机组发挥最大作用.

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TK229.66

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1671-0711(2017)11(下)-0203-02