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

循環流化床鍋爐在燃燒室內有大量的床料和循環物料，延長了煤粒在爐膛內的停留時間，這些顆粒在從爐底布風裝置出來的具有足夠的速度、強度和剛度的空氣流作用下，在內部核心區向上運動，在外部環狀區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，造成水冷壁管快速沖刷磨損。另外由于煤燃燒時產生的大量灰粉及煙氣中含有大量的飛灰顆粒，在爐膛內部燃燒復雜動態過程中，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生突變，進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、安裝時的臨時焊件未割凈，水冷壁鰭片有凹陷或凸起部位未焊補打磨光滑，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改變方向，局部將發生渦流，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重沖刷磨損。澆注料質量或施工質量差導致澆注料脫落，使水冷壁管裸露，從而受到磨損。

1.3 入爐煤顆粒度大，粒徑分布遠遠超過設計值

在鍋爐添加啟動床料時，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爐料流化困難。為了緩解流化不暢的問題，增加了一次風量。一方面使爐膛上部粒徑偏大，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。當顆粒的速度和與水冷壁的沖擊角一定時，顆粒度越大磨損量越大。另一方面，增加了一次風量煙速就會增大。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)次方的關系。
1.4 煤中的石塊是加速磨損的根源

經過分析測試，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。經過對許多廠的考察得出了相同的結論，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，爐膛密封不嚴造成煙氣泄漏，運行時一次風風速和風量過大，播煤風、冷渣風過大，J閥風量和風壓不合理，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行沖擊所造成的磨損。此種磨損應被限定為顆粒沖擊角度較大，或接近于垂直，水冷壁管面反復被顆粒沖擊，產生塑性變形、疲勞與形變脫落，最終導致磨損量突升。
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，兩個分速度合成的效果對水冷壁表面材質挖槽與刨削。這實質上是一種磨料磨損。實際上，水冷壁大部分經受的是切削磨損，在產生渦流的四角、焊縫接口、澆注料平臺等部位，磨損形式還要復雜，其中兼有沖蝕、切削、疲勞磨損的綜合過程。實踐表明，爐膛內存在凸起的部位磨損最為嚴重，若不采取防磨措施，連續運行1～2個月就會發生爆管事故。
3、水冷壁易發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：爐膛四個角落區域，爐膛下部衛燃帶與水冷壁的過渡區域，不規則區域（如爐墻開孔處），爐膛出口側墻，冷渣器回風口、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。針對CFB鍋爐水冷壁管的磨損原因和不同部位，可采取以下措施：

循環流化床鍋爐水冷壁都是20G、25MnG一類的優質碳素鋼管，有好的焊接性能。若需要補焊的凹坑或面較小，則采取補焊，補焊后能取得好的效果。

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

對衛燃帶與水冷壁管交界處向上3.5m以內，爐膛四角向兩側各5根水冷壁管，不規則區域（如爐墻開孔處）澆注料外1m內進行噴涂。噴涂前對水冷壁進行檢查，如磨損嚴重，減薄比較均勻，面積大，壁厚已小于理論強度計算值的，應先做更換處理，再噴涂。局部凹坑先補焊，打磨光滑，再進行噴涂。噴涂時首先采用噴砂對水冷壁進行表面粗糙處理。噴砂完應進行質量檢查，被噴砂的水冷壁表面粗糙度要適當而均勻，應在Rz40～80um范圍內。表面粗糙處理后的管壁應盡快進行噴涂，以防出現氧化而影響噴涂質量。

在噴涂水冷壁管時宜采用電弧噴涂。電弧噴涂在結合強度、噴涂效率、孔隙率、經濟性和安全性方面都優于普通火焰噴涂。噴涂時選用LX88A噴涂絲材，取得很好的效果。涂層與管壁結合良好，硬度高，耐沖蝕磨損和顆粒磨損性能優越。

實踐證明，只要掌握好噴涂工藝，控制好水冷壁管噴涂過程中關鍵環節的處理，噴涂后就可取得很好的防磨效果。

在爐膛出口側墻水冷壁管（從爐膛出口向爐膛內數1～15根）處加裝防磨護瓦，材質選用與風帽同樣的材質（一般為1Cr20Ni14Si2），既耐磨又耐高溫。

對冷渣器回風口、給煤口處四周的水冷壁應先焊接防護瓦然后再焊接銷釘，要有足夠的銷釘數量和優質的焊接質量，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質產品，施工時必須嚴格按照鍋爐及供應廠家的施工說明書進行施工，嚴格把好每一個環節。在平時的檢修中應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行烘烤，使耐火耐磨搗打料外皮變硬，以加強此處的耐磨強度。

根據鍋爐運行狀況和運行時間，有計劃的、合理的安排磨損狀況檢查。在備用停爐或停爐檢修時，應檢查爐膛水冷壁的磨損情況以及爐膛密封是否嚴密，有無煙氣泄露。磨損或掉了的澆注料要及時修補，需補焊的部位要進行補焊，做到及時發現問題及時處理。

  解決磨損問題還得從燃料管理著手。嚴格控制入爐煤和石灰石的顆粒度，使之在設計范圍之內。添加啟動床料時要控制床料的顆粒度，嚴格按設計要求進行篩選，不能直接使用鍋爐排渣。在運行中盡量減少冷渣風量，降低冷渣風壓，減小一次風的風量和風速；調節J閥風量和風壓，防止因回料不正常，引起床面波動，從而能有效地減輕水冷壁的磨損。