胡明勝，李學(xué)東

（東方電氣集團國際合作有限公司，四川 成都 611731）

1 機組概況

某海外1x300MW 燃煤機組采用亞臨界自然循環(huán)循環(huán)流化床鍋爐，一次中間再熱，燃料為褐煤。鍋爐由東方鍋爐股份有限公司設(shè)計制造。該機組自2016 年8 月正式投入商業(yè)運行以來，一直處于滿負(fù)荷(300MW)運行狀態(tài)。運行第一年，機組可用率為83.22%。在經(jīng)過摸索研究后，運行第四年，機組可用率達到89.21%（滿負(fù)荷運行）。本文旨在探討提高循環(huán)流化床機組，尤其是鍋爐本體，可用率的有效措施。

2 給煤口改進

該項目鍋爐在爐前配置10 個矩形給煤口，位于爐膛密相區(qū)下部，四周采用厚度為10mm 的Q235A。在向火面采用加鋼纖維自流式剛玉澆注料成型，在鋼板下部四周采用耐火澆注料成型。給煤采用上下兩路播煤送風(fēng)，出風(fēng)口水平布置。給煤口原設(shè)計方案如圖1 所示。

圖1 給煤口原設(shè)計方案

原設(shè)計方案在投運2 個月后，給煤口側(cè)面和上部出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致爆管停機。主要原因為：（1）播煤風(fēng)水平噴出，帶動大量煤粒，經(jīng)向上高速運動的煙氣作用后，直接沖刷給煤口側(cè)面和頂部；（2）碳鋼Q235A 在高溫下變形，耐磨性能較差；（3）加鋼纖維自流式剛玉澆注料和耐火澆注料的給煤口處的耐磨性能不足；（4）播煤風(fēng)量和流速過大，加速給煤口的磨損。

為了滿足機組長期穩(wěn)定運行，對給煤口作了數(shù)次技術(shù)改進，最終改進方案如圖2 所示。

圖2 給煤口最終改進方案

最終改進方案的改進主要體現(xiàn)在：（1）在播煤風(fēng)上增加旁路，以降低播煤風(fēng)的流量和壓力；（2）播煤出風(fēng)口由水平的方孔改為與底板平行的圓管排；（3）向火側(cè)加鋼纖維自流式剛玉澆注料改為碳化硅耐磨澆注料；（4）給煤口鋼板由Q235A 改為S30815，并在鋼板上開有膨脹縫。通過以上改進，給煤口的耐磨性能得到極大提高，能保證鍋爐長期穩(wěn)定運行。

3 水冷風(fēng)室角部改進

水冷風(fēng)室左右側(cè)通過非金屬膨脹節(jié)與點火風(fēng)道相連。風(fēng)室左右側(cè)風(fēng)窗水冷壁處設(shè)計有密封盒，密封盒內(nèi)設(shè)計有耐火澆注料，以防止漏風(fēng)。密封盒為矩形狀，材料為Q235A，角部采用90°直角過渡，如圖3 所示。

圖3 水冷風(fēng)室密封盒原設(shè)計

鍋爐運行中，在密封盒角部發(fā)生爆管。經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)，爆管主要原因為密封盒角部應(yīng)力集中，將密封盒角部連接的水冷壁管道拉裂。由于在角部發(fā)生過多次爆管，嚴(yán)重影響機組的穩(wěn)定運行。為此，對密封盒角部進行消除應(yīng)力集中改造，改進方案如圖4 所示。

圖4 水冷風(fēng)室密封盒改進設(shè)計

水冷風(fēng)室密封盒改進設(shè)計主要體現(xiàn)在角部，將原來的90°直角改為90°圓弧過渡。在回料腿與后側(cè)水冷壁連接處做了同樣的改進。改進后，水冷風(fēng)室及回料腿處未再發(fā)生因應(yīng)力集中將水冷壁管道拉裂而爆管，保證了機組的長期穩(wěn)定運行。

4 鍋爐防磨加強

循環(huán)流化床鍋爐是通過爐內(nèi)床料進行流化傳熱，而爐內(nèi)受熱面磨損是影響循環(huán)流化床機組長期穩(wěn)定運行的最大因素。爐內(nèi)受熱面的磨損與機組負(fù)荷、燃料種類和特性、運行人員水平等因素有關(guān)。本項目磨損較為嚴(yán)重的區(qū)域主要有爐膛密相區(qū)和稀相區(qū)過渡段、受熱面（中溫過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器）穿水冷壁處、澆注料邊緣處、爐膛四角區(qū)域等?，F(xiàn)將本項目的防磨措施總結(jié)如下。

4.1 非晶合金噴涂

經(jīng)調(diào)研比較后，最終決定對爐內(nèi)部分受熱面實施非晶合金噴涂保護措施。噴涂材料為非晶合金LMC X80/φ1.6mm，美國進口，采用鎳鋁絲(φ1.6mm)打底。噴涂設(shè)計厚度為0.3 ～0.35mm，實際平均厚度0.66mm，噴涂層硬度大于60HRC。噴涂區(qū)域及面積如表1 所示。

從屬的分布區(qū)類型看，北溫帶分布區(qū)屬的數(shù)量最多(15屬)，占全縣總屬數(shù)的21.74%；東亞及北美間斷分布區(qū)屬的數(shù)量次之(11屬)，占總屬數(shù)的15.94%；泛熱帶分布區(qū)屬的數(shù)量居第3位(9屬)，占總屬數(shù)的14.04%。但小于5個屬的分布區(qū)有16個，占所有屬分布區(qū)類型的80.00%，這16個分布型除了世界廣布型，都帶有熱帶或溫帶性質(zhì)，說明在屬一級的水平上，仙居縣古樹的地理成分較為多樣，但以溫帶類型和熱帶類型占絕對優(yōu)勢。進一步證明仙居縣古樹區(qū)系具有明顯的熱帶向溫帶延伸的特征，與仙居的亞熱帶季風(fēng)氣候條件相吻合。

表1 噴涂區(qū)域及面積

在噴涂完成并投運后，總體而言，非晶合金涂層的耐磨性能較好，但在局部磨損嚴(yán)重的區(qū)域，如四角和密相區(qū)過渡段，非金合金涂層減薄較為嚴(yán)重，部分涂層剝落，剝落的原因可能與施工工藝、空氣濕度等因素有關(guān)，影響涂層與管道的結(jié)合強度。在磨損嚴(yán)重的區(qū)域，經(jīng)分析后，采用陶瓷材料以提高耐磨性能。

在非晶合金噴涂完成后，爐膛受熱面的耐磨性能大大加強，但局部區(qū)域（如密相區(qū)過渡段和爐膛角部）的耐磨性能有待提高。總體而言，非晶合金噴涂能有效提高機組可用率。

4.2 防側(cè)磨扁鋼

在機組停機檢查時，發(fā)現(xiàn)爐膛前后墻上部有部分水冷壁發(fā)生了側(cè)面磨損。盡管爐膛內(nèi)大部分受熱面做了非晶合金噴涂，但該方法屬于被動防磨。為了進一步提高鍋爐耐磨性能和機組運行穩(wěn)定性，在有側(cè)面磨損的區(qū)域增加防側(cè)磨扁鋼，降低煙氣在橫向的流動速度，化被動為主動。安裝防側(cè)磨扁鋼的區(qū)域主要為：前墻從33.5m 到50.0m，后墻從32.5m到49.6m。防側(cè)磨扁鋼焊接在水冷壁鰭片中心線上，材料為12Cr18Ni9，規(guī)格為6mm×30mm，每段防磨扁鋼的長度為1m。在每段防磨扁鋼之間留有10mm 的膨脹縫，并且相鄰列防側(cè)磨扁鋼之間的膨脹縫錯列布置，錯列間距為0.5m。

防側(cè)磨扁鋼在橫向上的間距在不同區(qū)域有所不同。前墻左右側(cè)及中間位置各8m 區(qū)域，每兩根水冷壁管安裝一片扁鋼，其他區(qū)域每三根水冷壁管道安裝一片扁鋼。后墻從32.5m 到35.5m 的區(qū)域，每三根水冷壁管道安裝一片扁鋼；從35.5m到49.6m 的區(qū)域，每兩根水冷壁管安裝一片扁鋼。

在下一年，將防側(cè)磨扁鋼的高度調(diào)整為35mm，每根管道之間均安裝防側(cè)磨扁鋼。

防側(cè)磨扁鋼屬于非晶合金噴涂耐磨性能的補強，有效提高了爐膛受熱面的耐磨性能。

4.3 熔滴熔覆涂層

爐膛角部是循環(huán)流化床磨損最嚴(yán)重的區(qū)域，盡管前期在角部已經(jīng)實施了非晶合金噴涂，但角部的磨損仍然嚴(yán)重。為了提高爐膛角部的耐磨性能，該電廠將角部管道更換為激光熔覆管排，激光熔覆耐磨層厚度為0.6 ～0.8mm，硬度HRC＞70。其耐磨性能較好，可有效提高耐磨性能。但由于激光器較大，無法現(xiàn)場施工，因此，無法對焊接接頭進行熔覆，也無法對受損部位進行修復(fù)。為了便于現(xiàn)場施工及修復(fù)，最終采用熔滴熔覆對角部水冷壁進行現(xiàn)場施工。

除了以上防磨措施外，還將澆注料收口位置由管道中心線移至鰭片中心線，同時，將密相區(qū)過渡段澆注料提高100mm。循環(huán)流化床鍋爐的防磨是一項系統(tǒng)工程，很難通過單一技術(shù)解決所有磨損問題，必須針對不同部位采取相應(yīng)的防磨措施。

5 空氣預(yù)熱器改進

該電廠采用管式空氣預(yù)熱器（簡稱空預(yù)器），沿空氣流向，從下到上分別為一級至四級。一級管箱下部10 排采用SA-213TP316L 不銹鋼管，其他部位采用Q355GNH 鋼管；二、三、四級管箱采用Q215-A 和20 碳鋼管道。

機組在運行兩年后，空預(yù)器一級管箱中上部管道出現(xiàn)較大面積損壞。經(jīng)對損壞管道進行微觀金相等分析后，發(fā)現(xiàn)空預(yù)器損壞原因為低溫腐蝕。為此對空預(yù)器進行了改進：(1)將一級管箱Q355GNH 鋼管全部更換為SA-213TP316L 不銹鋼管；(2)在二次風(fēng)側(cè)空預(yù)器左右兩側(cè)進口和出口增設(shè)了聯(lián)絡(luò)風(fēng)道，使部分二次風(fēng)不經(jīng)空預(yù)器加熱，直接與二次熱風(fēng)混合后進入爐膛，提高排煙溫度約10℃。

通過以上改進后，空預(yù)器未發(fā)生低溫腐蝕，有效提高了機組運行的可靠性。

6 分離器入口煙道加固

旋風(fēng)分離器入口煙道為水平布置，其內(nèi)側(cè)設(shè)有耐火耐磨澆注料。在運行過程中，發(fā)現(xiàn)三個旋風(fēng)分離器入口煙道向內(nèi)凹。停機檢查，發(fā)現(xiàn)水平煙道內(nèi)側(cè)的澆注料已坍塌。

分離器水平煙道外側(cè)原設(shè)計采用I14 工字鋼進行加強，上下五層布置。從實際運行情況及后期分析可以得知，該水平加強筋強度不足是導(dǎo)致煙道內(nèi)凹及內(nèi)側(cè)澆注料坍塌的主要原因。后期在分離器入口水平煙道外側(cè)增加了I20 的工字鋼，上下三層布置。之后機組運行穩(wěn)定，至今未發(fā)生同樣的問題。

7 其他措施

提高循環(huán)流化床機組的可用率，主要在于提高循環(huán)流化床鍋爐的可用率。除此之外，該電廠的主要輔機均選用國內(nèi)外一線品牌，運行穩(wěn)定可靠。同時，對運行人員進行了長時間培訓(xùn)，保證其對機組的各方面性能及操作十分熟練。

制定嚴(yán)格的停機檢查措施，保證重要部位在每次停機均檢查到位，做到防患于未然。

8 結(jié)語

該電廠從各個方面對循環(huán)流化床進行改進，包括給煤口、水冷風(fēng)室角部、鍋爐防磨、空預(yù)器、分離器入口煙道等，并結(jié)合主要輔機選用國內(nèi)外一線品牌，加強運行人員培訓(xùn)以及制定停機檢查制度等，有效提高了機組的可用率，保證了機組長期穩(wěn)定運行。