循環(huán)流化床鍋爐水冷壁磨損原因

鍋爐受熱面磨損一直是電廠普遍存在的嚴(yán)重問題，尤其是循環(huán)流化床鍋爐的水冷壁磨損更為 突出，其磨損導(dǎo)致水冷壁泄漏是煤粉爐的5～6倍，直接危害主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：①使管壁減薄。循環(huán)流化床鍋爐每運(yùn)行2～3個(gè)月，水冷壁就磨損1mm～2mm,*嚴(yán)重部位有3mm ～ 4mm,甚至出現(xiàn)泄漏。嚴(yán)重影響了機(jī)組的安全運(yùn)行，增加了電廠臨時(shí)性檢修和大修工作量，給 電廠造成了很大的損失。②發(fā)生突發(fā)性爆管事故，造成緊急停爐搶修，不僅打亂了電廠的正常生產(chǎn)秩序，減少了發(fā) 電量，而且增加了工人的勞動強(qiáng)度和檢修費(fèi)用，直接影響電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

為了提高循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，減少機(jī)組的非停次數(shù)和泄漏事故的發(fā)生，減少運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用,提高機(jī)組利用率。必須調(diào)查分析其原因，對磨損現(xiàn)狀采取科學(xué)有效的防磨措施。

1 水冷壁磨損的主要原因

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**區(qū)向上運(yùn)動，在外部環(huán)狀區(qū)沿爐膛水冷壁向下回流，如圖1所示。這些向下回流固 體粒子將直接沖擊水冷壁管，造成水冷壁管快速沖刷磨損。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)雜動態(tài)過程中，猛烈撞擊和高速沖刷水 冷壁管，使水冷壁壁面被磨損成不同形狀的小平臺，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在此發(fā)生突變，進(jìn)而對該部位造成 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，容易塞住大顆粒灰渣形成臺階。這些因素造成灰料 下滑時(shí)改變方向，局部將發(fā)生渦流，不但對焊口、筋片造成快速磨損而且還對附近的水冷壁 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

在鍋爐添加啟動床料時(shí)，忽視了對床料粒 徑的控制，直接使用鍋爐排渣作為啟動床料。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)量煙速就會增大。對于飛灰濃度一定的煙氣，煙速增 大飛灰顆粒對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*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 水冷壁磨損的形式

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，*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**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，兩個(gè)分 速度合成的效果對水冷壁表面材質(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*為嚴(yán)重，若不采取防磨措施，連續(xù)運(yùn)行1～2個(gè)月就會發(fā)生爆管事故。

3 水冷壁易發(fā)生磨損部位

意外的爆管會對電廠造成較大的損失，只有防患于未然才是*好的辦法。經(jīng)過多年的實(shí)踐，多次的調(diào)研、分析，總結(jié)出了水冷壁易發(fā)生磨損的部位及幾點(diǎn)能有效防止磨損的措施。

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、錯口、表面高低不一、不平整、不光滑的對接焊口。