翁志雄

(福建省廈門(mén)電廠，福建 廈門(mén) 361022)

廈門(mén)瑞新熱電廠3臺(tái)NG-220/9.8-M24型高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐于2006年起陸續(xù)投入運(yùn)營(yíng)，其膜式水冷壁管設(shè)計(jì)材料為20G，規(guī)格為Φ60×5，管數(shù)為前后墻各111根，左右墻各75根，水冷壁直管間分2層焊縫對(duì)接，下層焊縫距下部防磨澆注料約5 m。

自投運(yùn)以來(lái)，電廠利用多次機(jī)組檢修機(jī)會(huì)對(duì)3臺(tái)鍋爐的水冷壁搭滿膛架進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)鍋爐水冷壁下層對(duì)接焊縫及焊縫下水冷壁，特別是焊縫余高打磨不平滑、上下管子對(duì)接錯(cuò)口較為明顯的部位或水冷壁管與下部防磨澆注料之間防磨涂層上部過(guò)渡凸臺(tái)部位，均出現(xiàn)較為嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象。

1 被動(dòng)修復(fù)措施

對(duì)于磨損處，以往采用的辦法是將磨損部位清理干凈后，用J50焊絲進(jìn)行氬弧焊堆補(bǔ)，再用D127耐磨焊條進(jìn)行堆焊防磨層處理(管子與鰭片同時(shí)堆焊)。堆焊區(qū)域?yàn)樵缚p上下各約50mm。堆焊后打磨，使管子與堆焊層之間平滑過(guò)渡。

實(shí)踐證明，這種方法短期內(nèi)取得了一定的效果，特別是其操作簡(jiǎn)單，作業(yè)周期短，適于在小修或搶修中進(jìn)行。但這種方法沒(méi)有針對(duì)磨損機(jī)理進(jìn)行防磨，只是被動(dòng)的修復(fù)，達(dá)不到治本的目的，磨損現(xiàn)象依然會(huì)在堆焊部位產(chǎn)生。堆焊層只能使堆焊部位延緩磨損6個(gè)月左右，且隨著堆焊次數(shù)的增多，堆焊部位的力學(xué)性能受到嚴(yán)重影響，對(duì)材質(zhì)方面造成傷害。因此，應(yīng)當(dāng)采取更為有效的防磨措施以消除磨損的影響。

2 磨損機(jī)理

燃料、石灰石和高溫床料在循環(huán)流化床鍋爐的爐膛內(nèi)混合，進(jìn)行燃燒和脫硫。從流化床爐內(nèi)動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，流體結(jié)構(gòu)為環(huán)—核結(jié)構(gòu)。在內(nèi)部核心區(qū)，燃料產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈯A帶著物料垂直向上流動(dòng)，此區(qū)域固體顆粒濃度較小。而在水冷壁附近的外部環(huán)狀區(qū)，固體顆粒濃度較大，并沿水冷壁向下回流磨損管壁。在向下流動(dòng)過(guò)程中，物料固體顆粒濃度成指數(shù)增加，流速也加快。

當(dāng)沿水冷壁向下流動(dòng)的物料顆粒流落到焊縫凸臺(tái)部位、水冷壁管與下部防磨澆注料之間的過(guò)渡區(qū)域凸臺(tái)部位時(shí)，一方面沖刷磨損管壁，另一方面部分顆粒反彈，加上爐內(nèi)向上的固體物料流影響，在此部位產(chǎn)生局部渦流，再一次對(duì)管壁進(jìn)行斜沖刷磨損。凸臺(tái)越大時(shí)，磨損越嚴(yán)重，范圍也越大，反之則較小。

研制單位通過(guò)實(shí)驗(yàn)，得出了流化床鍋爐受熱面磨損經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式：

式中：

E為磨損量；

f1為灰粒特性系數(shù)；

f2為受熱面布置型式及沖刷方式系數(shù)；

C為飛灰濃度；

V為煙氣速度。

從上述關(guān)系式可以看出，當(dāng)煤種和受熱面結(jié)構(gòu)形式一定時(shí)，受熱面磨損量與飛灰濃度成正比，與煙氣流速的3.5次方成正比，即磨損量與煙速大小關(guān)系最為密切。爐膛豎直高度越大，密相區(qū)煙速就越大，磨損也就越大。可見(jiàn)，在煙速較大的密相區(qū)采取相應(yīng)措施降低煙速，可以實(shí)現(xiàn)達(dá)到降低磨損危害的目的。

通過(guò)相關(guān)調(diào)研和論證，對(duì)于密相區(qū)墻面上水冷壁的磨損，電廠決定采用水平防磨梁處理。

3 防磨梁防磨機(jī)理

防磨梁由耐火耐磨可塑料制成，總共設(shè)置4層，最底層距下部澆注料約1000mm，目的是為了保護(hù)澆注料與水冷壁的過(guò)渡區(qū)域；水冷壁下層對(duì)接焊縫部位做1層防磨梁，直接將對(duì)接焊縫覆蓋，對(duì)最易磨損部位形成最直接的保護(hù)作用；最上層在焊縫層上澆注料約800mm，最底層與焊縫層中間再做1層防磨梁。防磨梁凸出管外沿約100mm，豎直寬度100mm，防磨梁上部做成水平狀，以利于自然儲(chǔ)灰。當(dāng)大流量的緊貼水冷壁管排表面及鰭片凹槽的貼壁灰流碰到水冷壁防磨梁上的儲(chǔ)灰時(shí)，被軟阻擋，使貼壁流減速，這樣貼壁灰流對(duì)防磨梁上沿的垂直水冷壁管的磨損就大大減小。同時(shí)，從防磨梁溢出的灰流依然沿垂直水冷壁管排表面及鰭片凹槽流下，但不會(huì)緊貼管壁表面，且速度也大大減小，渦流的形成強(qiáng)度就大大減小，這樣經(jīng)層層阻擋減速后，貼壁灰流對(duì)防磨梁下的水冷壁管的磨損也就大大減小，最終實(shí)現(xiàn)從根本上降低水冷壁磨損速率的愿望，達(dá)到治本的目的，進(jìn)而延長(zhǎng)循環(huán)流化床鍋爐水冷壁的使用壽命。

這種防磨梁制作方法簡(jiǎn)單方便，成本低廉，不需要對(duì)爐膛進(jìn)行大量改造，可在小修中進(jìn)行，如圖1所示。

圖1 防磨梁布置形式

4 防磨梁制作的注意點(diǎn)

耐火耐磨可塑料防磨梁防磨效果的優(yōu)劣，很大程度上取決于耐火耐磨可塑料防磨梁的制作質(zhì)量。因此，耐火耐磨可塑料防磨梁應(yīng)由有資質(zhì)的專業(yè)隊(duì)伍制作，并注意以下幾點(diǎn)。

(1) 耐火耐磨可塑料防磨梁作業(yè)程序應(yīng)為：在鰭片上焊Y型抓釘→制作防磨梁模槽→可塑料施工→可塑料養(yǎng)護(hù)。

(2) 施工前應(yīng)對(duì)耐火耐磨可塑料進(jìn)行性能檢測(cè)，主要檢查材料的可塑性。簡(jiǎn)單的判定方法是：用手攥可塑料，容易捏成團(tuán)即可使用。

(3) 耐火耐磨可塑料最好使用強(qiáng)制攪拌機(jī)拌制。將稱好重量的可塑料加入強(qiáng)制攪拌機(jī)內(nèi)先干攪3min左右，再加入規(guī)定量70 %的膠粘劑，然后視情況邊攪拌邊加入余下的膠粘劑。攪拌時(shí)應(yīng)避免加入過(guò)量的膠粘劑，以免影響材料的強(qiáng)度。攪拌好后應(yīng)及時(shí)施工，不得放置較長(zhǎng)時(shí)間。

(4) 將可塑料倒入模槽搗打時(shí)，搗打用力要適中均勻。搗打至表面平整、沒(méi)有孔隙和裂紋后，用抹子修補(bǔ)找平。搗打時(shí)要注意可塑料與水冷壁、鰭片之間不應(yīng)留有間隙。

(5) 可塑料的養(yǎng)護(hù)是防磨梁施工的關(guān)鍵，其養(yǎng)護(hù)的好壞關(guān)系到日后的防磨效果。耐火耐磨可塑料的養(yǎng)護(hù)應(yīng)嚴(yán)格按照可塑料廠家提供的熱養(yǎng)護(hù)步驟進(jìn)行，要使可塑料的自然水及結(jié)晶水在鍋爐正常運(yùn)行前完全干燥固化，以免在鍋爐投入運(yùn)行時(shí)這些部位的水分急劇蒸發(fā)，造成可塑料裂縫、凸起、錯(cuò)位，甚至造成脫離等不正常狀況，從而保證耐火耐磨可塑料的使用壽命。

5 結(jié)束語(yǔ)

2009年初，電廠對(duì)水冷壁防磨梁進(jìn)行了改造。經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行，在2010年3臺(tái)爐多次檢修期間檢查其防磨效果，發(fā)現(xiàn)只有最上層防磨梁上沿部分水冷壁表面被貼壁灰流磨亮，但未見(jiàn)明顯磨痕，而下部3層防磨梁附近的水冷壁則幾乎沒(méi)有再受到磨損?？梢?jiàn)，此種水平防磨梁能極大地減少灰流對(duì)原密相區(qū)易磨部位的磨損，減緩了水冷壁的磨損速率，達(dá)到了一定的治本目的，有力地保障了循環(huán)流化床鍋爐的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 岑可法，倪明江，駱仲泱，等. 循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計(jì)與運(yùn)行[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，1998.