李紅春

(青海鹽湖元品化工有限責(zé)任公司,青海 格爾木 816000)

1 前言

CFB鍋爐爐膛水冷壁采用由鰭片管拼焊成管屏組成得膜式水冷壁,是鍋爐重要的受熱面,也是保證CFB鍋爐高效運(yùn)行的重要部件。針對鍋爐受熱面磨損情況,在實(shí)際工作中,逐漸摸索出了一套水冷壁防磨的多重組合措施,已經(jīng)有效地控制了水冷壁爆管造成的非停事故,確保機(jī)組長期高效安全地運(yùn)行。

2 水冷壁出現(xiàn)的磨損情況分析以及采取措施

2.1 爐膛水冷壁過渡區(qū)域的常規(guī)磨損原因分析及防磨措施

原因分析。CFB鍋爐防磨的重點(diǎn)是密相區(qū)與稀相區(qū)耐火材料澆注與膜式水冷壁之間的交界面。密相區(qū)內(nèi)水冷壁管上敷設(shè)了耐磨耐火材料,不會對水冷壁管產(chǎn)生磨損;稀相區(qū)物料濃度較低,且物料流向與水冷壁管方向一致,一般不會產(chǎn)生大的磨損。而在兩者交界的區(qū)域內(nèi),造成水冷壁過渡區(qū)域磨損嚴(yán)重的主要原因?yàn)橘N壁流速度高、貼壁流濃度大,爐膛內(nèi)高速運(yùn)動的物料顆粒不斷對水冷壁進(jìn)行沖刷和切削,最終導(dǎo)致水冷壁過渡區(qū)域磨損爆管。

采取措施。水冷壁金屬噴涂+防磨梁。

(1)水冷壁金屬噴涂。

噴涂涂層主要性能技術(shù)指標(biāo)。

厚度,0.6 mm～0.8 mm左右,噴涂區(qū)域與未噴涂區(qū)域結(jié)合處要平滑過渡。

粒子速度,386 m/s、結(jié)合強(qiáng)度,≥55 MPa、硬度, HRC65、孔隙率,≤0.9%、基體溫度,≤120 ℃。

工件變形性。不變形,不改變母材表面金相組織和理化性能。

封孔層,高溫耐磨防腐專用封孔劑。

噴涂涂層表面質(zhì)量要求:

①噴涂后外觀表面光滑、平整、致密,不得有鼓泡、麻面、起皮、開裂、脫落、大熔滴、漏噴等缺陷。且涂層厚度達(dá)到設(shè)計要求,噴涂層使用壽命24個月。

②噴砂與噴涂每5 m2～6 m2間循環(huán)進(jìn)行,噴涂采用先進(jìn)、可靠的操作法,噴涂過渡區(qū)域?qū)挾葹?/p>

200 mm,邊緣平滑過渡,無凹凸臺階。

③項(xiàng)目技術(shù)路線,見圖1。

圖1 技術(shù)路線圖Fig.1 Technical roadmap

(2)防磨梁技術(shù)。

噴涂結(jié)束之后 , 在離水冷壁讓管處澆注料的根部往上0.8 m制作第一道橫梁 ,再在第一道橫梁往上1.0 m制作第二道橫梁,再在第二道橫梁往上1.2 m制作第三道橫梁,即可滿足防護(hù)要求。

該防磨裝置由銷釘和耐火耐磨澆注料形成凸臺,并通過銷釘將凸臺固定在水冷壁上;凸臺沿水冷壁高度方向以一定間距水平或傾斜多階布置。

技術(shù)特點(diǎn)。貼壁流速度顯著降低;貼壁流濃度顯著降低。

實(shí)施效果。鍋爐在水冷壁過渡區(qū)域均實(shí)施了水冷壁金屬噴涂+防磨梁的防磨措施,詳細(xì)介紹見表1。

表1 CFB鍋爐不規(guī)則區(qū)管壁的防磨措施實(shí)踐簡介Tab.1 Introduction to practice of anti wear measures for irregular zone pipe wall of CFB boiler

這些鍋爐在實(shí)施上述防磨措施后,均未見因安裝防磨裝置后而帶來其他問題,如鍋爐出力下降等,并且到目前為止“爐膛水冷壁過渡區(qū)域”均未再出現(xiàn)磨損爆管而導(dǎo)致機(jī)組非?，F(xiàn)象。

2.2 常見不規(guī)則區(qū)管壁的磨損

原因分析。鍋爐水冷壁規(guī)格型號Φ60×5、材質(zhì)20G,中部水冷壁前后墻管屏拼接處在標(biāo)高19 050 mm、兩側(cè)墻管屏拼接處在標(biāo)高21 640 mm。鍋爐在項(xiàng)目安裝時,現(xiàn)場安裝質(zhì)量差,未完全達(dá)到安裝工藝要求,主要表現(xiàn)在:鰭片局部突起、凹陷、水冷壁焊縫未打磨平整、 水冷壁上有銷釘、鋼筋、吊裝孔板等突起物,導(dǎo)致這一區(qū)域在長時間運(yùn)行過程中,出現(xiàn)了嚴(yán)重的偏磨現(xiàn)象,減薄值幾乎接近最小設(shè)計壁厚值。

采取措施。(1)搭設(shè)爐膛滿堂架對鍋爐水冷壁進(jìn)行全面檢查、測厚;(2)對爐膛中部水冷壁管屏拼接處鰭片凸起、鰭片凹陷的部位組織檢修人員進(jìn)行打磨平滑和補(bǔ)焊齊平、打磨清除項(xiàng)目遺留的鋼筋、吊裝孔板等凸起物;(3)管屏拼接處局部偏磨的水冷壁管用J507焊條進(jìn)行堆焊修補(bǔ)表面處理,在堆焊時用小電流、多層堆焊的方法,用三層堆焊達(dá)到原水冷壁管從而達(dá)到Φ60×5 mm的厚度,最后一層用磨光機(jī)仔細(xì)修磨使堆焊處與原管平滑過渡。由于焊接修復(fù)后的數(shù)量多,組織檢修力量全方位無死角進(jìn)行打磨,確保每一處都能夠合格,同時參考了“防磨梁的”優(yōu)點(diǎn)與制作方法,在中部水冷壁管屏拼接焊縫處加裝一道防磨梁(寬度150 mm)對拼接的焊縫進(jìn)行覆蓋,從而徹底解決了四周爐墻漏灰現(xiàn)象以及消除了水冷壁爆管的隱患。

2.3 爐膛四個角部區(qū)域的磨損

原因分析。爐膛四個角部也是循環(huán)流化床鍋爐磨損較嚴(yán)重的區(qū)域,爐膛四個角落區(qū)域的管壁磨損原因是角落區(qū)域由于相臨的兩側(cè)模式壁邊壁層相互重合和影響,使流向發(fā)生變化,對水冷壁形成沖刷。其次,四角區(qū)域沿壁面向下流動的固體物料濃度比較高,在安裝過程中水冷壁管在鍋爐爐角處銜接時,由于鰭片局部縫隙過大而添充鋼筋焊補(bǔ) ,結(jié)果焊補(bǔ)鋼筋突出 ,導(dǎo)致沿壁面向下流動的固體物料撞擊突出部位產(chǎn)生擾動 ,擾流加速磨損相鄰兩管側(cè)壁。

采取措施。對鍋爐兩側(cè)墻與前墻交接處在標(biāo)高41 667 mm以下及兩側(cè)墻與后墻交接處在標(biāo)高30 632 mm以下截止至下部銷釘區(qū)域標(biāo)進(jìn)行金屬防磨噴涂處理;對爐膛角部的幾根水冷壁管進(jìn)行沿高度方向全部敷設(shè)耐磨澆注料,解決角部的嚴(yán)重磨損問題。(1)澆注料施工后要保持直角形狀(2)澆注料兩側(cè)結(jié)束處要做成斜面,并與水冷壁管外徑相切(防止再次產(chǎn)生角部效應(yīng))。實(shí)施效果見表2。

表2 CFB鍋爐角部區(qū)域防磨措施實(shí)踐簡介Tab.2 Introduction to the practice of anti wear measures in the corner area of CFB boiler

2.4 爐內(nèi)掛屏受熱面穿墻處爐襯截止線的磨損問題

原因分析。鍋爐爐膛內(nèi)部布置六片屏式過熱器和四片水冷蒸發(fā)屏,通過集箱吊桿懸吊于爐膛上部靠近爐膛前墻處安裝。這10組“掛屏”于爐膛穿墻區(qū)域的管壁處采取敷設(shè)耐磨耐火澆注料防磨措施,但是由于目前鍋爐用煤煤質(zhì)發(fā)生變化,飛灰顆粒濃度增大,受熱面磨損隨著煤質(zhì)變化而發(fā)生不同程度的變化,尤其是這10組“掛屏”于爐膛穿墻區(qū)域管壁的耐磨耐火澆注料“爐襯”收尾處而發(fā)生異常的剝落、平滑豎直的“截止線”局部形成了“鋸齒”,造成了此處穿墻區(qū)域的水冷壁管異常的局部渦流灰分沖刷現(xiàn)象。

原設(shè)計節(jié)點(diǎn)圖“澆注料”截止線是覆蓋在管子中心線并呈45°角,這種設(shè)計下的邊緣線太薄、強(qiáng)度不夠、粘結(jié)力不強(qiáng),運(yùn)行過程中容易部分脫落,出現(xiàn)不規(guī)則邊緣線之后就加劇了管子周邊局部渦流引起的磨損。

采取措施。優(yōu)化“爐襯截止線”設(shè)計,截止線擴(kuò)展到水冷壁管與水冷壁管的密封條中間,按這樣設(shè)計施工后的澆注料“邊緣線”平滑豎直,厚度增加、強(qiáng)度增強(qiáng),粘結(jié)力更強(qiáng)。

實(shí)施效果見表3。

表3 CFB鍋爐掛屏受熱面穿墻處爐襯截止線區(qū)域防磨措施實(shí)踐簡介Tab.3 Introduction to the practice of anti wear measures in the cutoff line area of the lining at the wall passing heating surface of CFB boiler hanging screen

3 結(jié)論

CFB鍋爐水冷壁防磨措施有很多種,這些措施可以使水冷壁得到一定的保護(hù),文章從實(shí)際出發(fā)介紹的防磨措施則是從根本上解決了爐膛水冷壁磨損的方法,隨著循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的創(chuàng)新和升級,相信會有更多的有效的防磨組合,也只有從現(xiàn)場問題出發(fā)來解決問題,才能從根源上解決問題。