CFB鍋爐水冷壁磨損因素和形式及防磨防爆措施

1、水冷壁磨損主要因素
1.1 煤粒顆粒造成水冷壁壁面磨損

循環(huán)流化床鍋爐在燃燒室內(nèi)有大量的床料和循環(huán)物料，延長了煤粒在爐膛內(nèi)的停留時(shí)間，這些顆粒在從爐底布風(fēng)裝置出來的具有足夠的速度、強(qiáng)度和剛度的空氣流作用下，在內(nèi)部核心區(qū)向上運(yùn)動(dòng)，在外部環(huán)狀區(qū)沿爐膛水冷壁向下回流，這些向下回流固體粒子將直接沖擊水冷壁管，造成水冷壁管快速?zèng)_刷磨損。另外由于煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的大量灰粉及煙氣中含有大量的飛灰顆粒，在爐膛內(nèi)部燃燒復(fù)雜動(dòng)態(tài)過程中，猛烈撞擊和高速?zèng)_刷水冷壁管，使水冷壁壁面被磨損成不同形狀的小平臺(tái)，造成水冷壁壁厚磨損減薄。
1.2 因管束局部存在凹陷或凸起致使顆粒流動(dòng)在此發(fā)生突變，進(jìn)而對(duì)該部位造成快速磨損

如安裝和檢修過程中水冷壁管連接的焊口存在折口、錯(cuò)口或焊口表面未打磨平整光滑，筋片、安裝時(shí)的臨時(shí)焊件未割凈，水冷壁鰭片有凹陷或凸起部位未焊補(bǔ)打磨光滑，耐火材料接縫處有凹陷或凸起，管子上下間隙不均勻，容易塞住大顆?；以纬膳_(tái)階。這些因素造成灰料下滑時(shí)改變方向，局部將發(fā)生渦流，不但對(duì)焊口、筋片造成快速磨損而且還對(duì)附近的水冷壁造成嚴(yán)重沖刷磨損。澆注料質(zhì)量或施工質(zhì)量差導(dǎo)致澆注料脫落，使水冷壁管裸露，從而受到磨損。

1.3 入爐煤顆粒度大，粒徑分布遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值

在鍋爐添加啟動(dòng)床料時(shí)，忽視了對(duì)床料粒徑的控制，直接使用鍋爐排渣作為啟動(dòng)床料。這些因素造成了爐內(nèi)爐料流化困難。為了緩解流化不暢的問題，增加了一次風(fēng)量。一方面使?fàn)t膛上部粒徑偏大，造成對(duì)水冷壁的磨損加劇。磨損量與顆粒直徑的平方成正比。當(dāng)顆粒的速度和與水冷壁的沖擊角一定時(shí)，顆粒度越大磨損量越大。另一方面，增加了一次風(fēng)量煙速就會(huì)增大。對(duì)于飛灰濃度一定的煙氣，煙速增大飛灰顆粒對(duì)水冷壁管壁的撞擊力、沖刷力加大，磨損加劇。磨損量與煙氣速度成n(n≥3)次方的關(guān)系。
1.4 煤中的石塊是加速磨損的根源

經(jīng)過分析測試，物料中所含的石塊的硬度是灰分硬度的30～40倍，雖然石塊數(shù)量所占的比例不足灰分的1/10，但石塊所形成的惡果是灰分所不能及的。經(jīng)過對(duì)許多廠的考察得出了相同的結(jié)論，即去除原煤中的三塊（石塊、鐵塊、木塊），特別是石塊才是解決磨損問題的最有效的方法。另外，爐膛密封不嚴(yán)造成煙氣泄漏，運(yùn)行時(shí)一次風(fēng)風(fēng)速和風(fēng)量過大，播煤風(fēng)、冷渣風(fēng)過大，J閥風(fēng)量和風(fēng)壓不合理，也是造成水冷壁磨損的原因。
2、水冷壁磨損形式

由于燃燒室內(nèi)各部位氣固兩相濃度、粒度、速度和方向等因素的不同，致使水冷壁磨損的類別各異，大體可分為兩大類：
2.1 沖蝕磨損

氣流中夾帶一定濃度的固體顆粒，以一定的速度對(duì)水冷壁進(jìn)行沖擊所造成的磨損。此種磨損應(yīng)被限定為顆粒沖擊角度較大，或接近于垂直，水冷壁管面反復(fù)被顆粒沖擊，產(chǎn)生塑性變形、疲勞與形變脫落，最終導(dǎo)致磨損量突升。
2.2 切削磨損

顆粒與水冷壁表面的沖擊角度較小，甚至接近平行，顆粒垂直于水冷壁表面的分速度使它鍥入水冷壁，而顆粒與水冷壁表面相切的分速度使它沿物體表面滑動(dòng)，兩個(gè)分速度合成的效果對(duì)水冷壁表面材質(zhì)挖槽與刨削。這實(shí)質(zhì)上是一種磨料磨損。實(shí)際上，水冷壁大部分經(jīng)受的是切削磨損，在產(chǎn)生渦流的四角、焊縫接口、澆注料平臺(tái)等部位，磨損形式還要復(fù)雜，其中兼有沖蝕、切削、疲勞磨損的綜合過程。實(shí)踐表明，爐膛內(nèi)存在凸起的部位磨損最為嚴(yán)重，若不采取防磨措施，連續(xù)運(yùn)行1～2個(gè)月就會(huì)發(fā)生爆管事故。
3、水冷壁易發(fā)生磨損部位及防磨防爆措施

爐膛水冷壁磨損主要存在于以下部位：爐膛四個(gè)角落區(qū)域，爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁的過渡區(qū)域，不規(guī)則區(qū)域（如爐墻開孔處），爐膛出口側(cè)墻，冷渣器回風(fēng)口、給煤口，水冷壁鰭片凸起或凹下去的部位，折口、錯(cuò)口、表面高低不一、不平整、不光滑的對(duì)接焊口。針對(duì)CFB鍋爐水冷壁管的磨損原因和不同部位，可采取以下措施：

循環(huán)流化床鍋爐水冷壁都是20G、25MnG一類的優(yōu)質(zhì)碳素鋼管，有好的焊接性能。若需要補(bǔ)焊的凹坑或面較小，則采取補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后能取得好的效果。

安裝和檢修中應(yīng)消除水冷壁管對(duì)接接口處的折口、錯(cuò)口，焊口應(yīng)打磨光滑、平整。鰭片處安裝時(shí)凸起的部分全部磨平，凹下去的部分全部焊補(bǔ)平直。安裝時(shí)未割凈的臨時(shí)焊件或未打澆注料的銷釘，一定要清除干凈并打磨光滑。

對(duì)衛(wèi)燃帶與水冷壁管交界處向上3.5m以內(nèi)，爐膛四角向兩側(cè)各5根水冷壁管，不規(guī)則區(qū)域（如爐墻開孔處）澆注料外1m內(nèi)進(jìn)行噴涂。噴涂前對(duì)水冷壁進(jìn)行檢查，如磨損嚴(yán)重，減薄比較均勻，面積大，壁厚已小于理論強(qiáng)度計(jì)算值的，應(yīng)先做更換處理，再噴涂。局部凹坑先補(bǔ)焊，打磨光滑，再進(jìn)行噴涂。噴涂時(shí)首先采用噴砂對(duì)水冷壁進(jìn)行表面粗糙處理。噴砂完應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查，被噴砂的水冷壁表面粗糙度要適當(dāng)而均勻，應(yīng)在Rz40～80um范圍內(nèi)。表面粗糙處理后的管壁應(yīng)盡快進(jìn)行噴涂，以防出現(xiàn)氧化而影響噴涂質(zhì)量。

在噴涂水冷壁管時(shí)宜采用電弧噴涂。電弧噴涂在結(jié)合強(qiáng)度、噴涂效率、孔隙率、經(jīng)濟(jì)性和安全性方面都優(yōu)于普通火焰噴涂。噴涂時(shí)選用LX88A噴涂絲材，取得很好的效果。涂層與管壁結(jié)合良好，硬度高，耐沖蝕磨損和顆粒磨損性能優(yōu)越。

實(shí)踐證明，只要掌握好噴涂工藝，控制好水冷壁管噴涂過程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的處理，噴涂后就可取得很好的防磨效果。

在爐膛出口側(cè)墻水冷壁管（從爐膛出口向爐膛內(nèi)數(shù)1～15根）處加裝防磨護(hù)瓦，材質(zhì)選用與風(fēng)帽同樣的材質(zhì)（一般為1Cr20Ni14Si2），既耐磨又耐高溫。

對(duì)冷渣器回風(fēng)口、給煤口處四周的水冷壁應(yīng)先焊接防護(hù)瓦然后再焊接銷釘，要有足夠的銷釘數(shù)量和優(yōu)質(zhì)的焊接質(zhì)量，最后打上耐火耐磨搗打料。選用的耐火耐磨搗打料必須是優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，施工時(shí)必須嚴(yán)格按照鍋爐及供應(yīng)廠家的施工說明書進(jìn)行施工，嚴(yán)格把好每一個(gè)環(huán)節(jié)。在平時(shí)的檢修中應(yīng)采用不用烘爐材料的耐火耐磨搗打料，施工后采取用噴燈或火焊進(jìn)行烘烤，使耐火耐磨搗打料外皮變硬，以加強(qiáng)此處的耐磨強(qiáng)度。

根據(jù)鍋爐運(yùn)行狀況和運(yùn)行時(shí)間，有計(jì)劃的、合理的安排磨損狀況檢查。在備用停爐或停爐檢修時(shí)，應(yīng)檢查爐膛水冷壁的磨損情況以及爐膛密封是否嚴(yán)密，有無煙氣泄露。磨損或掉了的澆注料要及時(shí)修補(bǔ)，需補(bǔ)焊的部位要進(jìn)行補(bǔ)焊，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

  解決磨損問題還得從燃料管理著手。嚴(yán)格控制入爐煤和石灰石的顆粒度，使之在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。添加啟動(dòng)床料時(shí)要控制床料的顆粒度，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行篩選，不能直接使用鍋爐排渣。在運(yùn)行中盡量減少冷渣風(fēng)量，降低冷渣風(fēng)壓，減小一次風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)速；調(diào)節(jié)J閥風(fēng)量和風(fēng)壓，防止因回料不正常，引起床面波動(dòng)，從而能有效地減輕水冷壁的磨損。