劉玉杰
摘 要:通過(guò)介紹鍋爐水冷壁的基本構(gòu)造、作用、分類(lèi),進(jìn)而分析了鍋爐水冷壁管主要磨損的原因,最后提出了改進(jìn)措施。
關(guān)鍵詞:鍋爐水冷壁;磨損;改進(jìn)措施
1 鍋爐水冷壁的基本構(gòu)造及作用
布置在鍋爐爐膛內(nèi)壁面上主要用水冷卻的受熱面,稱(chēng)為水冷壁。水冷壁是鍋爐的主要受熱部分,它由數(shù)排鋼管組成,分布于鍋爐爐膛的四周。它的內(nèi)部為流動(dòng)的水或蒸汽,外界接受鍋爐爐膛的火焰的熱量。水冷壁的主要作用是:①吸收爐內(nèi)輻射熱,將水加熱成飽和蒸汽;②保護(hù)爐墻,簡(jiǎn)化爐墻結(jié)構(gòu),減輕爐墻重量,這主要是由于水冷壁吸收爐內(nèi)輻射熱,使?fàn)t墻溫度降低的緣故;③吸收爐內(nèi)熱量,把煙氣冷卻到爐膛出口所允許的溫度,這對(duì)減輕爐內(nèi)結(jié)渣、防止?fàn)t膛出口結(jié)渣都是有利的;④水冷壁在爐內(nèi)高溫下吸收輻射熱,傳熱效果好,故能降低鍋爐鋼材消耗量及鍋爐造價(jià)。
2 鍋爐水冷壁的分類(lèi)
水冷壁根據(jù)其外形,分為光管式水冷壁和膜式水冷壁兩種?,F(xiàn)代鍋爐廣泛采用膜式水冷壁,其主要優(yōu)點(diǎn)是:①膜式水冷壁將爐膛內(nèi)壁面全部為金屬表面所覆蓋,吸熱能力大為提高;②爐膛內(nèi)壁為金屬表面覆蓋,爐墻不直接受輻射熱,溫度較低,從而可簡(jiǎn)化爐墻結(jié)構(gòu),減輕爐墻重量;③膜式水冷壁具有良好的氣密性,使?fàn)t膛漏風(fēng)量大為減小,從而提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性;④膜式水冷壁不易結(jié)渣,即便結(jié)了渣,在鍋爐負(fù)荷變化時(shí),由于水冷壁溫度變化引起脹縮,使結(jié)渣易于掉下。
3 現(xiàn)代鍋爐爐膛鍋爐水冷壁的分布
現(xiàn)代鍋爐爐膛四周都布滿(mǎn)水冷壁,且每側(cè)墻又分成若干組(管屏)并聯(lián)。其主要原因是:現(xiàn)代鍋爐爐膛寬度、深度尺寸都較大,爐內(nèi)溫度分布很難均勻,熱負(fù)荷差異較大。水冷壁做成較窄的管屏后,每組并聯(lián)管數(shù)較少(一般為30根左右),這樣同一循環(huán)回路的管子吸熱情況比較一致,即熱偏差較小,對(duì)保證水循環(huán)安全有利?,F(xiàn)在鍋爐每側(cè)墻分為3~5個(gè)循環(huán)回路,容量大時(shí)循環(huán)回路數(shù)更多。另外,從結(jié)構(gòu)上考慮,做成較窄的管屏,便于組合安裝,也便于解決水冷壁的橫向膨脹及密封問(wèn)題。
4 鍋爐水冷壁管的磨損原因
鍋爐水冷壁管的磨損主要集中在三個(gè)區(qū)域:爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過(guò)渡區(qū)域管壁的磨損;爐膛四周角落區(qū)域管壁的磨損;不規(guī)則區(qū)域管壁的磨損。
4.1爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管衛(wèi)燃帶過(guò)渡區(qū)域的磨損 該磨損區(qū)域從衛(wèi)燃帶延伸至水冷壁管以上500mm左右。
其磨損機(jī)理有兩個(gè):一是在過(guò)渡區(qū)域內(nèi)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)的固體物料運(yùn)動(dòng)方向相反,因而在局部產(chǎn)生渦流;二是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動(dòng)方向的改變,產(chǎn)生對(duì)水冷壁管的沖刷。
4.2爐膛角落區(qū)域水冷壁磨損 在爐膛角落區(qū)域水冷壁磨損比較嚴(yán)重,其原因可能是角落區(qū)域內(nèi)沿壁面向下流動(dòng)的固體物料濃度比較高,同時(shí)流動(dòng)狀況也受到破壞。
4.3不規(guī)則區(qū)域管壁的磨損 不規(guī)則管壁包括穿墻管,爐墻開(kāi)孔處的彎管、管壁上焊縫、管壁間的鰭片焊縫不平整以及有關(guān)安裝剩余的鐵件等。
4.4一般水冷壁管的磨損 一般水冷壁管的磨損雖然普遍存在,停爐檢查時(shí)也發(fā)現(xiàn)管壁被磨損的光亮,但年磨損量較小,屬于均勻磨損。
5 鍋爐水冷壁管防磨損的措施
針對(duì)上述水冷壁管的磨損原因,可采取以下防磨對(duì)策:
5.1水冷壁管衛(wèi)燃帶交接處的防磨對(duì)策 壁面處向下流動(dòng)的高濃度固體物料流對(duì)管壁磨損有重要影響,因此在水冷壁管上加焊擋板(在擋板上下亦可澆注耐火耐磨材料)以阻止向下流動(dòng)的固體物料,可達(dá)到水冷壁管防磨的目的。運(yùn)行表明,采用此種措施后水冷壁管的磨損大大減輕。第二種防磨方法是改變水冷壁管的幾何形狀,耐火耐磨材料結(jié)合簡(jiǎn)易彎管使衛(wèi)燃帶區(qū)域與上部水冷壁管保持平直。這樣固體物料沿壁面平直下流,消除了易磨區(qū)。第三種防磨方法可配合上述兩種方法進(jìn)行,即對(duì)易磨區(qū)的水冷壁管進(jìn)行防磨噴涂,這種方法也可單獨(dú)進(jìn)行。目前運(yùn)行的循環(huán)流化床鍋爐幾乎都對(duì)此易磨區(qū)進(jìn)行了防磨噴涂。
5.2爐膛角落區(qū)域水冷壁管的防磨對(duì)策 爐膛角落區(qū)域水冷壁管的磨損也相當(dāng)嚴(yán)重,特別是由于安裝原因,造成密封鰭片的上下重疊,凹凸不平,運(yùn)行中不僅磨損鰭片也沖刷管壁。此處防磨的最有效措施是將角落的鰭片焊上銷(xiāo)釘,澆注上耐火耐磨材料。
5.3不規(guī)則區(qū)域管壁的防磨對(duì)策 不規(guī)則水冷壁管的磨損和爆管僅次于爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過(guò)渡區(qū)域壁管的磨損和爆管。由于壓力測(cè)孔,入孔等處的水冷壁管不規(guī)則,氣、固兩相流很容易在此處造成渦流沖刷和磨損。如不采取措施,一般在運(yùn)行3000 h后,就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的磨損和爆管。為此采用噴涂硬質(zhì)合金或澆注耐磨耐火澆注料的方式來(lái)達(dá)到防磨的目的。
5.4一般水冷壁管的防磨對(duì)策 目前尚未發(fā)現(xiàn)爐膛水冷壁管直管?chē)?yán)重磨損的情況,一般僅發(fā)現(xiàn)水冷壁管被磨亮。此區(qū)域水冷壁管的防磨,要從運(yùn)行方面調(diào)整,在確保流化風(fēng)量和氧量的前提下,盡量降低流化風(fēng)量,爐膛出口負(fù)壓不要過(guò)大;其次要從入爐煤粒度入手,確保循環(huán)流化床鍋爐的給煤粒度要求,粒度減小后,不僅可以減少用電量,減輕鍋爐磨損,同時(shí)也可以提高床溫并能降低灰渣可燃物。
6 結(jié)束語(yǔ)
由于鍋爐水冷壁管是鍋爐的主要受熱面,因而其磨損也是鍋爐受熱面磨損最嚴(yán)重的部位之一,而且隨著鍋爐運(yùn)行時(shí)間加長(zhǎng),鍋爐水冷壁管磨損問(wèn)題越突出。為了提高鍋爐的熱效率、延長(zhǎng)鍋爐的使用壽命,我們要采取措施盡可能減少和避免磨損,延緩鍋爐運(yùn)行周期,減少非計(jì)劃停爐次數(shù)。如何在鍋爐安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行之間選擇最佳運(yùn)行工況,有待于在今后的鍋爐運(yùn)行過(guò)程中,不斷進(jìn)行分析,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),提高鍋爐水冷壁管磨損控制和預(yù)防水平,實(shí)現(xiàn)鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。endprint