蔡萬(wàn)峰

(淮南礦業(yè)集團(tuán)新莊孜電廠， 安徽 淮南 232072)

CFB鍋爐水冷壁防磨損技術(shù)的應(yīng)用

蔡萬(wàn)峰

(淮南礦業(yè)集團(tuán)新莊孜電廠， 安徽 淮南 232072)

CFB鍋爐目前仍存在垂直水冷壁(及拐角槽)受熱面磨損嚴(yán)重、防磨措施不力的問(wèn)題，現(xiàn)行的各種單一防磨技術(shù)很難使受熱面耐磨兩年以上。文章分析了淮南礦業(yè)集團(tuán)新莊孜電廠CFB鍋爐水冷壁拐角槽兩側(cè)水冷壁管的爆管原因以及可塑料防磨技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了拐角槽防磨技術(shù)的注意事項(xiàng)。

CFB鍋爐爆管；拐角槽防磨；可塑料“鋸齒”

0 概述

循環(huán)流化床(CFB)鍋爐普遍存在水冷壁受熱面磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，如不采取措施或措施采取不當(dāng)，往往會(huì)在鍋爐投運(yùn)幾個(gè)月后開(kāi)始出現(xiàn)鍋爐頻繁爆管停爐事故，尤其是燃用劣質(zhì)煤(煤矸石摻燒比例大、灰分高)的鍋爐顯得更加嚴(yán)重，給電廠帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，CFB鍋爐由于磨損造成事故停爐約占總事故停爐次數(shù)的50%。鍋爐水冷壁頻繁爆管停爐成為電廠最為棘手的問(wèn)題之一。[1]淮南礦業(yè)集團(tuán)新莊孜電廠#1爐在96小時(shí)試調(diào)試期間就出現(xiàn)拐角槽水冷壁爆管，為此，淮南礦業(yè)集團(tuán)電力公司專(zhuān)門(mén)成立了循環(huán)流化床機(jī)組運(yùn)行可靠性攻關(guān)小組，并邀請(qǐng)了洛河電廠和田家庵電廠的鍋爐專(zhuān)家擔(dān)任鍋爐技術(shù)顧問(wèn)，從設(shè)備技術(shù)改造、運(yùn)行風(fēng)量控制、燃料控制、檢修工藝控制等多個(gè)方面進(jìn)行綜合治理，進(jìn)行認(rèn)真分析和歸納，總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出解決方案并進(jìn)行了實(shí)施，取得較好效果。

1 新莊孜電廠循環(huán)流化床鍋爐簡(jiǎn)介

鍋爐型號(hào)HG-440/13.7-L.MN33，自然循環(huán)、單汽包、一次中間再熱、超高壓循環(huán)流化床鍋爐,島式半露天布置,與國(guó)產(chǎn)東方汽輪機(jī)廠N135-13.24/535/535型汽輪機(jī)和山東濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠的WX21Z-OJS.461.401型135MW密閉循環(huán)式空氣冷卻發(fā)電機(jī)配套。

爐膛上部布置4片水冷屏、8片屏式過(guò)熱器和6片屏式再熱器。其中，水冷屏對(duì)稱(chēng)布置在左右二側(cè)。爐膛與后煙井之間，布置有2臺(tái)絕熱鋼板式旋風(fēng)分離器。旋風(fēng)分離器下部各布置1臺(tái)自平衡“U”型回料器，回料器底部布置流化風(fēng)帽，使物料流化返回爐膛。鍋爐采用兩次配風(fēng)，一次風(fēng)從爐膛底部的水冷風(fēng)室通過(guò)布置在布風(fēng)板上的大直徑鐘罩式風(fēng)帽進(jìn)入爐膛，二次風(fēng)從燃燒室錐體部分進(jìn)入爐膛。鍋爐共設(shè)有4個(gè)給煤和4個(gè)石灰石給料口，分別均勻地布置在爐前和爐后。本爐設(shè)有4只床下啟動(dòng)燃燒器，4只床下啟動(dòng)燃燒器布置在水冷風(fēng)室下部，其點(diǎn)火熱容量約為14%BMCR，每只油槍出力為1120kg/h。同時(shí)在爐膛燃燒室兩側(cè)墻對(duì)稱(chēng)布置兩臺(tái)滾筒式冷渣器。尾部煙道共有固定回轉(zhuǎn)式吹灰器20臺(tái) 、伸縮式吹灰器共計(jì)24臺(tái)，采用蒸汽吹灰。[2]

2 循環(huán)流化床鍋爐磨損的問(wèn)題

大量早期投運(yùn)的CFB鍋爐曾經(jīng)由于防磨措施設(shè)置不當(dāng)而造成鍋爐的頻繁磨損爆管。因此對(duì)鍋爐制造廠沒(méi)有設(shè)計(jì)或沒(méi)有做防磨措施的某些區(qū)域必須引起特別的重視。鍋爐制造廠主要在鍋爐下部密相區(qū)的四周水冷壁、爐膛上部煙氣出口附近的側(cè)墻和頂棚、爐膛開(kāi)孔區(qū)域、爐膛內(nèi)屏式受熱面之下部迎風(fēng)面、水冷分隔墻下部、汽冷分離器內(nèi)壁等處設(shè)計(jì)耐磨耐火材料覆蓋層，有的鍋爐在水冷壁耐磨耐火材料終結(jié)處附近一小段區(qū)域內(nèi)(100mm～150mm)的管子表面焊有防磨蓋板。大量早期投運(yùn)的CFB鍋爐的實(shí)際運(yùn)行證明恰是在鍋爐制造廠設(shè)計(jì)的水冷壁耐磨材料終結(jié)處以上一定高度(1m～2m)區(qū)域和爐內(nèi)各角部區(qū)域發(fā)生受熱面管子磨損爆管的幾率最大(特別是沒(méi)有對(duì)水冷壁采用讓管技術(shù)的鍋爐)。 所以對(duì)爐內(nèi)磨損嚴(yán)重的受熱面有必要強(qiáng)化防磨處理，對(duì)新建機(jī)組則有必要在安裝施工現(xiàn)場(chǎng)就進(jìn)行垂直水冷壁的強(qiáng)化防磨處理。[3]

3 新莊孜電廠拐角槽爆管實(shí)例分析

2010年1月15日，新莊孜電廠#1機(jī)組正過(guò)168小時(shí)時(shí)，#1鍋爐爐膛突然正壓達(dá)5000kPa，造成MFT保護(hù)動(dòng)作，爐膛床溫急劇下降，停爐檢查，發(fā)現(xiàn)鍋爐水冷壁東南角處管壁爆管，如圖1所示，此爆管點(diǎn)位于#1爐東南拐角讓管上方20cm處，該爆口直徑約9mm。爆管后，13MPa壓力的汽水混合物從此破口噴射，相鄰的幾根水冷壁均有不同程度的受損。其他三個(gè)水冷壁角也磨損嚴(yán)重，另外，新莊孜電廠#2鍋爐試運(yùn)行168小時(shí)后停爐檢查發(fā)現(xiàn)，鍋爐內(nèi)受熱面的磨損較為普遍，磨損嚴(yán)重的部位主要集中在爐膛四角、后墻分離器入口兩側(cè)水冷壁以及分離器相對(duì)高度的兩側(cè)墻水冷壁，特別是與耐磨料結(jié)合部位磨損更為嚴(yán)重。

爆管原因?yàn)椋簭臎_管調(diào)試至96小時(shí)試運(yùn)期間，一次風(fēng)量為26萬(wàn)～27萬(wàn)Nm3/h，正常流化風(fēng)量為16萬(wàn)～18萬(wàn)Nm3/h，大大超出了正常流化風(fēng)量。因此密相區(qū)整體上移，爐床中部大量粗渣及飛灰流化至稀相區(qū)上方，在流化風(fēng)壓力及自身重力的作用下，漂移至爐膛四周，隨后沿著四角和側(cè)墻往下墜落。由于拐角槽比較深，下降阻力較小，因此有大量物料集中下墜。下墜至讓管上方20cm處，由于讓管安裝工藝的原因，拐角槽突然收縮變窄，所以物料對(duì)兩側(cè)管壁摩擦加大并且加速下墜。圖2所示部位為#1爐東南拐角，畫(huà)圈部分為圖1爆管的位置，位于讓管上方20cm處的拐角槽內(nèi)側(cè)，虛線箭頭表示大量下墜物料，從圖2中可以看出，拐角槽比較深，并且上寬下窄，呈倒梯形狀，至圖中畫(huà)圈部分最窄。當(dāng)大量下墜物料平行下墜至畫(huà)圈處時(shí)，由于突然變窄，一起擁擠往下，形成渦流磨損，增加了對(duì)拐角槽兩側(cè)水冷壁的磨損。

4 拐角槽防磨措施

(1)在#1爐爆管停爐檢修后，針對(duì)水冷壁四個(gè)拐角槽較深且局部管壁不平行的情況，決定將拐角槽填滿(mǎn)可塑料，防止物料在拐角槽內(nèi)形成渦流，以減小四角磨損。如圖3所示，從讓管接合處至水冷壁頂棚的拐角槽都填滿(mǎn)了可塑料，厚度為5cm～10cm，寬度為15cm～20cm，高度為32.15m。并且將讓管上方不平行的兩水冷壁管之間填滿(mǎn)。

(2)運(yùn)行調(diào)整上，在保證鍋爐正常流化狀況下，將原來(lái)的一次風(fēng)量由24萬(wàn)～26萬(wàn)Nm3/h降到16萬(wàn)～18萬(wàn)Nm3/h，避免了矸石或較大顆粒的物料上升到稀相區(qū)以上，同時(shí)降低了爐內(nèi)的物料量，將原來(lái)12kPa的床壓調(diào)整到7kPa～9kPa，從而降低了循環(huán)物料對(duì)水冷壁的磨損程度。

(3)在入爐煤的管理上，每天進(jìn)行入爐煤取樣，對(duì)樣煤進(jìn)行顆粒度分析，保證粒度在0～8mm之間，避免大顆粒燃煤進(jìn)入爐膛，導(dǎo)致磨損嚴(yán)重。

5 防磨后的運(yùn)行效果

#1爐連續(xù)運(yùn)行三個(gè)月后，停爐檢查，發(fā)現(xiàn)原先磨損程度為2.8mm～4.7mm的四角區(qū)域，現(xiàn)在磨損較小，除了個(gè)別5.9mm左右以外，大部分管壁均為6.3mm以上(設(shè)計(jì)壁厚6.5mm)，總體防磨效果很好。

在取得良好成績(jī)的同時(shí)，也出現(xiàn)了一些小的隱患。圖4所示為爐膛前墻左角繞管上一米處第一根水冷壁磨損情況。畫(huà)圈為明顯的物料磨損槽，深度約為2mm，長(zhǎng)度約50mm。痕跡從可塑料接合處往管壁斜劃，然后自由落下。因此判斷為，物料在緊貼著管壁與澆注料縫隙之間下降的過(guò)程中受到可塑料“鋸齒”阻礙，改變運(yùn)動(dòng)方向，轉(zhuǎn)向沖刷管壁，然后再自由下墜，對(duì)水冷壁管造成沖刷磨損。圖5所示為圖4中的可塑料“鋸齒”，主要為施工工藝不良造成。每次可塑料施工完畢后，“鋸齒”應(yīng)列為重點(diǎn)檢查對(duì)象，并設(shè)法打磨清除，保證物料垂直下落，減少對(duì)管壁的側(cè)面沖刷。

6 結(jié)束語(yǔ)

CFB鍋爐以其煤種適應(yīng)性廣、燃燒效率高、燃燒清潔等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到越來(lái)越廣泛的使用，但其缺點(diǎn)是受熱面易磨損。文章所述為新莊孜電廠兩臺(tái)440t/h循環(huán)流化床鍋爐出現(xiàn)的水冷壁爆管問(wèn)題以及解決實(shí)例的探討。隨著對(duì)流化床鍋爐認(rèn)識(shí)的加深和經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)一步積累，水冷壁防磨處理技術(shù)有了較大提高。在今后的工作中，將進(jìn)一步加強(qiáng)向全國(guó)流化床鍋爐專(zhuān)家及同行學(xué)習(xí)，并及時(shí)交流和溝通，共同努力使流化床鍋爐的防磨技術(shù)取得更好的發(fā)展和E提高。

[1] 李恒勝.循環(huán)流化床鍋爐水冷壁磨損及防磨措施[J].科技信息，2009(18)：280.

[2] 哈爾濱鍋爐股份有限公司.440t/h超高壓再熱CFB鍋爐說(shuō)明書(shū)[Z].2005.

[3] 張全勝.循環(huán)流化床鍋爐防磨槽瓦鰭片綜合防磨探討[J].節(jié)能技術(shù)，2009(1)：27-30.

[責(zé)任編輯：吳明]

Application of CFB Boiler Water-Wall Anti-Wear Technology

CAIWan-feng

(XinzhuangziPowerPlantofHuainanMiningGroup,Huainan232072,China)

At present, CFB boiler still exists the problems of the severe wear of the vertical water-wall (and corner groove) heating surface and inadequate anti-wear measures, and the current single anti-wear technology is difficult to make the heating surface resist wear for more than 2 years. The paper analyses the water-wall tube burst reason on both sides of the CFB boiler water-wall corner groove and the application example of plastic refractory anti-wear technology in Xinzhuangzi Power Plant of Huainan Mining Group, while emphasizes the considerations of the anti-wear technology of corner groove.

CFB boiler tube burst; corner groove anti-wear; plastic refractory ″sawtooth″

2015-04-10

蔡萬(wàn)峰(1971-)，男，安徽淮南人，淮南礦業(yè)集團(tuán)新莊孜電廠，工程師，研究方向?yàn)闊崮軇?dòng)力。 E-mail:hncaiwanfeng@163.com

TK223.3+1

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1672-9706(2015)03- 0086- 04