CFB受熱面熔焊防磨技術

1、CFB鍋爐爐膛受熱面防磨循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損是對循環(huán)流化床鍋爐正常運行三大威脅(磨損、給煤不暢、排渣困難)之一，由于磨損（受熱面、耐火材料、風帽等）造成的停爐事故接近停爐總數(shù)的50%。在很長時間內(nèi)成為影響循環(huán)流化床鍋爐推廣應用的主要障礙。 1.爐膛內(nèi)水冷壁管磨損  1.1 故障現(xiàn)象 爐膛內(nèi)水冷壁管磨損主要表現(xiàn)在水冷壁管與耐磨材料交接及以上15m處、爐膛四角、返料口上部及爐膛出口煙氣轉(zhuǎn)彎等處。 水冷壁管磨損后造成水冷壁管泄漏，高壓汽水混合物直接劇烈沖刷造成更多鄰近水冷壁管泄漏，有時汽包水位都很難維持，泄漏處床溫急劇下降，兩側(cè)床溫差大

2、，被迫停爐。受熱面爆管后處理起來難度較大，而且還要組織人員清理床料，重新加入床料，往往要付出更大的人力、物力才能處理好，是各發(fā)電企業(yè)最為頭疼的難題。循環(huán)流化床鍋爐的防磨措施正確與否，直接影響循環(huán)流化床鍋爐機組的可用率，對機組的安全運行威脅也很大。 1.2 原因分析循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損機理與煤粉爐有很大的不同，一方面大量煙氣和固體顆粒在上升過程中對水冷壁管進行沖刷；另一方面由于內(nèi)循環(huán)的作用，大量固體顆粒沿爐膛四壁重新回落，對水冷壁管進行劇烈沖刷。特別在水冷壁管和耐火材料層過渡區(qū)的凸出部位。因沒有上行氣流，沿水冷壁管下來的固體顆粒形成渦流，對局部水冷管壁起到一種刨削作用。

3、 影響水冷壁磨損的主要因素有：（1）煙氣流速的影響：煙氣流速越高磨損越嚴重，磨損量與煙氣流速的三次方成正比。一次風量越大，磨損量越大。另外二次風量越大，對爐內(nèi)燃燒情況的擾動越劇烈，水冷壁磨損量也越大。（2）煙氣顆粒濃度的影響：煙氣內(nèi)顆粒濃度越大，水冷壁磨損量越大。因為顆粒數(shù)目越大，對管壁的撞擊和沖刷越強烈。在循環(huán)流化床鍋爐運行過程中，負荷越高，床層密度及床層差壓越大，說明顆粒濃度越大，磨損量也越大。循環(huán)流化床鍋爐由于其特定的燃燒方式，爐內(nèi)的固體物料密度為煤粉爐的幾十倍到百倍以上。（3）燃料性質(zhì)的影響：燃料顆粒硬度、灰分越大，對水冷壁管壁的切削作用越強烈，磨損量越大。尤其在摻燒煤矸石或

4、其它高硬度燃料時，會大大縮短水冷壁管爆管的運行時間。（4）安裝及檢修質(zhì)量的影響：鍋爐安裝及檢修質(zhì)量不好，例如，受熱面鰭片沒有滿焊，造成大量顆粒外漏，造成對水冷壁管側(cè)面的磨損?；蚬芷帘砻媪粝麓罅亢附雍蟮耐蛊鸩课唬纬深w粒渦流加劇磨損。（5）鍋爐本身動力場的影響：由于爐膛內(nèi)煙氣流速分布不均勻，四角處的煙氣流速比中間大許多，所以磨損情況比其它部位嚴重。1.3磨損爆管導致非停，給電廠造成很大的經(jīng)濟損失機組煤質(zhì)參數(shù)防磨措施每年累計停爐次數(shù)每年累計停爐天數(shù)停爐造成的直接損失停爐造成的間接損失包括換管、噴涂和啟動煤種發(fā)熱量kcal/kg次天萬元/天萬元/年萬元/次萬元/年2x25MW洗中煤3500電噴涂63

5、06180201202x50MW混煤2500電噴涂63013390251502x50MW混煤4000電噴涂73513455251752x50MW洗中煤3200電噴涂84013520252002x150MW貧煤電噴涂630351050503002x135MW貧煤4500電噴涂63030900503002.國內(nèi)防磨技術概況 CFB鍋爐防磨的重點是密相區(qū)與稀相區(qū)耐火材料澆注與光管水冷壁之間的交界面。密相區(qū)內(nèi)水冷壁管上敷設了耐磨耐火材料，不會對水冷壁管產(chǎn)生磨損；稀相區(qū)物料濃度較低，且物料流向與水冷壁管方向一致，一般也不會產(chǎn)生大的磨損。而在兩者交界的區(qū)域內(nèi)，顆粒濃度相對較高，且交界處管子方向會與物料流向

6、不一致，易產(chǎn)生磨損。爐膛過渡區(qū)水冷壁防磨結構主要有：Ø 軟著陸水冷壁變徑管防磨護板。 小突臺； 大突臺。Ø 讓管結構噴涂耐磨合金材料噴涂耐磨合金材料增強水冷壁的抗磨能力，增加水冷壁的使用壽命，特別是對于某些燃用優(yōu)質(zhì)煤的鍋爐，在采用噴涂后顯著增加了水冷壁的使用壽命噴涂在使用過程中暴露的問題：Ø 對于燃用劣質(zhì)煤鍋爐，防磨周期短，一般不超過三個月；Ø 噴涂施工要求高。噴涂廠家多，良莠不齊。噴涂后容易出現(xiàn)褶皺翹起，運行中容易脫落，甚至大面積脫落，成為新的磨損爆管點；Ø 破壞水冷壁管焊接特性：電噴涂合金材料滲入母材，破壞其焊接特性，易造成水冷壁管爆裂；&

7、#216; 二次處理周期長，檢修工作量大：鍋爐爆管停爐后，必須冷卻并打磨干凈后，再實施熔焊和二次噴涂；Ø 電噴涂累積總費用高。3.全自動熔焊防磨技術一般地，物料對管壁的磨損速率與其速度、濃度及粒度關系為： E W3D2U式中：E磨損速率，m/100h； W物料速度，m/s； D物料粒度，mm； U物料濃度，kg/(m2·s)造成水冷壁過渡區(qū)域磨損嚴重的主要原因: Ø 貼壁流速度高；Ø 貼壁流濃度大。全自動熔焊防磨技術該防磨技術為主動防磨型技術，即在鍋爐的過渡區(qū)采用全屏曲面熔焊的方式熔焊上一層硬度高于HRC55的合金材質(zhì)（Fe、Ni、Cr、W、少量金屬陶瓷

8、粉），一般最低厚度可以保證1mm以上，厚度根據(jù)磨損要求年限最高可以達到4mm。具體措施：采用進口高精度數(shù)字脈沖焊接電源，結合高速擺動器及電弧控制器，使熔焊層厚度均勻，厚度差不超過0.5mm，熔焊表面平滑，無咬邊，無氣孔和未熔合等焊接缺陷，焊接稀釋率（兩層或以上）可以控制到接近于零。全自動熔焊防磨技術特點Ø 主動型防磨，熔焊層表面光滑，無裂紋，無氣孔，耐磨持久Ø 厚度遠遠高于噴涂層厚度，而且可控；Ø 相對于噴涂層的機械擠粒子結合來講，熔焊防磨層為冶金結合，在保證HRC55以上的基礎上，結合強度高；Ø 同等厚度的情況下，耐磨壽命是噴涂層壽命的3倍，一般熔焊層

9、度2-3mm,其耐磨壽命是噴涂層壽命的6到9倍，Ø 可以根據(jù)用戶的要求及入爐煤的特點調(diào)整熔焊層的厚度，以保證防磨年限，最低可保證3年，最高可5年以上。Ø 相對于噴涂層防磨來講，熔焊防磨層的可修補性、可焊接性強，鍋爐四角、給煤部位、回料口部位的上方等磨損強烈的區(qū)域，可以適當修補或者加厚。全自動熔焊防磨技術特點Ø 由于是冶金結合的防磨層，相對于噴涂防磨及階梯式防磨梁來說對水冷壁傳熱無影響。Ø 噴涂防磨對水冷壁的防磨有微小的影響Ø 階梯式防磨梁對水冷壁的傳熱影響是降低3.5%的傳熱系數(shù)，一般使床溫升高18.8。以下是我公司2010年進行過熔焊技術的鍋爐實際運行情況的一個介紹，詳細介紹見表3。在熔焊合金涂層后，鍋爐運行效果良好，到目前為止均未再出現(xiàn)磨損爆管而導致機組非計劃停運現(xiàn)象，其中最長的東寧90t/h燃燒劣質(zhì)煤及矸石鍋爐已連續(xù)運行達1年零5個月，耐磨層表面僅有0.2mm的微量減薄，該耐磨熔焊層為3mm厚度。表3 135MW等級CFB鍋爐防磨裝置使用簡介 序號項目機組容量鍋爐制造廠家燃用煤質(zhì)安裝時間使用效果1東寧熱電2x90t/hCFB鍋爐哈鍋25003500kcal/kg10.02運行至今爐內(nèi)未發(fā)生水冷壁爆管2大慶龍?zhí)翢犭?x80t/h