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