[关键词]：循环流化床锅炉；水冷壁；偏磨成因；措施
引言
循环流化床锅炉是一种新型煤燃烧技术，具有的燃烧效率高，煤种适应性广，负荷调节范围大等优点，在我国热电行业得到了迅速的推广使用，但由于其流态化燃烧特性，烟气流速快，粒子浓度高，炉膛受热面受到大量方向、角度、形状、质量及硬度不同的粒子冲击，极易产生偏磨导致泄漏、爆管，严重制约了该炉型长期经济地运行。本文就循环流化床锅炉水冷壁管产生偏磨的原因进行分析，总结了导致偏磨的影响因素，并从循环流化床锅炉设计和增加耐磨性等方面提出解决措施，保证设备能长周期安全稳定运行。
1循环流化床锅炉水冷壁偏磨成因
1.1水冷壁周围存在的物料流浓度较大
通过对水冷壁偏磨实例进行分析，进行相应的试验研究，证明在循环流化床炉膛下部卫燃带与水冷壁过度区域，周围存在着数量较多的下行物料流，浓度较高，且随着高度的下降，物料流的密度及厚度越大。在循环流化床锅炉运转时，物料往往是贴着水冷壁下行的，容易被卫燃带所阻挡，不得不被迫改变运行方向，导致炉膛内部密集上升的气流将物料流托起形成祸流，对水冷壁产生偏磨。
1.2不规则区域形成的偏磨
炉内水冷壁上存在凸起、凹坑等不规则区域时，物料流和气流在此会改变运行方向，局部气流出现混乱，形成涡流造成磨损，且此种磨损会随着时间延长形成恶性循环，最终泄漏或爆管，运行经验表明，即使很小的几何尺寸不规则也会造成局部的严重磨损。不规则的几何尺寸包括穿墙管，炉墙开孔处的弯管、管壁上焊缝、管壁间的鳍片焊缝不平整、安装遗留的铁件及一些炉外的测试元件，如热电偶等。
1.3一般水冷壁管的磨损
从目前运行的循环流化床锅炉看，除卫然带和水冷壁过渡区炉膛角落以外，一般水冷壁直管的磨损虽然普遍存在，停炉检查时也发现管壁被磨损的光亮，但年磨损量较小，属于均匀磨损。
1.4 燃料特性对受热面磨损的影响
受热面的磨损与燃料特性密切相关。例如床料直径很小时，受热面所受的冲蚀磨损很小。随着床料直径的增大，磨损量随之增大。带有棱角的颗粒比相对圆滑的颗粒更具有磨蚀性；含Si和Al成分较高的颗粒比含Ca和S成分较高的颗粒对受热面磨损性更强。
2 循环流化床锅炉水冷壁偏磨成因的解决对策
循环流化床锅炉磨损问题应从两方面来解决。一方面是从设计上降低烟气流速和降低粒子的浓度、避免容易引起磨损的结构。另一方面是增加易磨损部位的耐磨性来延长锅炉的寿命损。
2.1控制物料流浓度及颗粒产生
物料流浓度的大小直接影响水冷壁偏损程度，因此减少一次风量，减小炉膛差压，从而控制物料流浓度。在循环流化床锅炉运行中，可通过风量测试调整炉膛差压。根据运行经验，炉内压力差一般控制在正常运行中炉膛差压控制在800～1500Pa，并且炉内压力差要保持稳定。同时，通过精细粉碎控制及颗粒筛选等方式，控制入炉煤颗粒符合锅炉燃烧特性，减少对水冷壁的偏磨。
2.2全面降低烟气流动速度
冲蚀磨损之所以产生，关键在于灰粒具有动能。锅炉运行中可以近似的认为烟气速度和颗粒速度相等，烟气流速越快，冲蚀磨损越严重。故在保证物料充分流化的前提下，对风量进行控制，降低烟气流速，合理控制好炉膛内物料浓度及颗粒直径，减少受热面磨损。为了保证锅炉最小流化风量，启动前需进行冷态流化试验、布风板阻力试验、返料器风帽阻力试验，通过不断的测试，找到合适的风量参数配比。
2.3 选择合适的燃料，调整优化配煤比
燃料特性是影响循环流化床锅炉燃烧的第一因素，与受热面的磨损密切相关，使用不同的燃料对流化床锅炉受热面的磨损程度不一样，燃料的选用不仅要符合锅炉燃料特性（提高蒸发量降低煤耗），还要兼顾设备的磨损，在实际使用过程中尽可能选用低磨性燃料，保证燃煤粒度，适当调整燃煤配煤比，可有效降低对受热面的磨损。
2.4不规则区域管壁的防磨对策
不规则区域水冷壁管的磨损和爆管仅次于炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域壁管的磨损和爆管。由于穿墙管、热电偶等处的水冷壁管存在不规则区域，气、固两相流在此处容易产生涡流，造成冲刷和磨损。运行实践表明，若不采取措施，在运行3000h后，就会发生严重的磨损和爆管。为此可采用喷涂硬质合金或浇注耐磨耐火浇注料的方式进行防磨。根据运行情况，采用浇注耐磨耐火浇注料对不规则水冷壁管防磨效果较好。另外由于安装焊接原因导致焊缝余高超标、焊瘤、鳍片坑洼、重叠不平整或施工焊接遗留等不规则情况，最简单有效的方法是对不规则区域进行打磨或填充补焊，确保壁面光滑。
2.5锅炉水冷壁管磨损严重区域泄漏预防措施
定期对磨损严重区域（卫然带、炉膛四角、出风口等）水冷壁管进行超音速电弧喷涂Cr-Ni合金。超音速电弧喷涂是以电弧为热源，将熔化的耐磨合金丝材用高速气流雾化，并以高速喷到工件表面形成涂层的一种工艺。可以延缓磨损来延长锅炉运行周期。为了保证超音速电弧喷涂的质量和防磨效果，应做好施工技术与管理、验收检测等过程中存在的一些技术问题。如旧喷涂层必须彻底处理干净，基体表面粗糙度达到GB11373-89《热喷涂金属预处理通则》中规定的RZ50—90μm。另外对喷涂层的厚度必须进行严格检测，一般要求在0.6mm-0.8mm，喷涂层太厚受热膨胀后容易出现喷涂层剥落。
2.6 炉膛下部水冷壁和卫然带交接处的防磨措施
（1）在水冷壁管上加焊挡板来破坏向下流动的固体物料流的速度，从而达到水冷壁管防磨的目的（如图1）。
（2）提升卫燃带高度。循环流化床水冷壁偏磨最为严重的部位是水冷管壁与耐火材料之间的区域，通过对卫燃带高度的提升，能够有效降低水冷壁的偏磨程度，这是由于卫燃带高度的提升后，沿壁面向下流动的固体物料大为减少，同时大颗粒也较少，水冷壁所受到的影响就更小。
（3）对水冷壁管的形状进行修改。改变水冷壁管的形状，可以使水冷壁管与卫燃带区域处于平直的状态（如图2），这样固体物料沿壁面平直下流，一定程度上减少了水冷壁的局部偏磨。
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结语
循环流化床锅炉流化燃烧特性决定了受热面必然存在磨损，如何才能尽可能减少和避免磨损是一项复杂而系统的工作，除了要从设计、材料、施工等方面采取相关防磨措施外，还要从运行、调整、操作等方面进行优化。如何选择最佳运行工况，降低磨损，提高经济性，有待于在今后的锅炉运行过程中，不断进行分析，总结经验，以实现锅炉安全、经济运行。
参考文献
[1]杨婕，王理博.循环流化床锅炉水冷壁管爆裂原因分析[J].锅炉制造，2019（01）：14-20.
[2]马旭旭.循环流化床锅炉水冷壁磨损分析及防护措施[J].科技与创新，2018（14）：101-102.
论文作者:韩晓磊
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年2月第5期
论文发表时间:2020/5/9