循环流化床锅炉水冷壁磨损分析及处理

循环流化床锅炉水冷壁磨损分析及处理

李荣鹏

（黄陵矿业煤矸石发电有限公司陕西黄陵727307）

摘要：通过对黄陵矿业煤矸石发电有限公司2X300MW电厂的安装及试运行以来的跟踪，来分析循环流化床锅炉水冷壁磨损的处理方法。

关键词：水冷壁磨损；处理方法

某公司引进的亚临界中间再热自然循环汽包炉，单炉体、平衡通风、旋风气固分离器、循环流化床燃烧方式、水冷滚筒式冷渣器，全钢结构、采用支吊结合的固定方式，半露天布置。该炉型在国内300MW机组中占有相当大的市场份额，但循环流化床锅炉的水冷壁磨损一直未能得到有效的解决，直接影响着机组的安全长周期运行。经过市场调研，认为该种锅炉的水冷壁爆管，在该运行工况下具有一定的普遍性，通过对故障原因的具体分析,提出以下分析及建议。

1.故障现象

某厂于2016年8月经过168小时运行，进入试生产阶段，锅炉型号：DG－1058/17.5-II1的循环流化床锅炉，炉膛内部燃烧室由水冷壁前墙、后墙、两侧墙构成，宽28275mm，深9831mm，分为风室水冷壁、水冷壁下部组件、水冷壁中部组件、水冷壁上部组件、水冷蒸发屏。在燃烧室后墙上方布置了两片双面受热的水冷蒸发屏，从而增加了蒸发受热面面积，并形成了三个进入冷却式旋风分离器的烟气通道，使炉内烟气能够均匀进入相对应的冷却式旋风分离器。为了防止物料对受热面管束磨损，在下部密相区的四周水冷壁、炉膛上部烟气出口附近的后墙、两侧墙和顶棚以及炉膛开孔区域、炉膛内屏式受热面转弯段、水冷蒸发屏转弯段及左侧水冷蒸发屏靠分离器入口烟道侧的整面单侧管屏等处均敷设有耐磨浇注料，并加装了9道防磨梁。两台机组安全平稳运行，半年后两台机组因爆管（如图1所示）发生非停事故较多，被迫进入检修阶段，进行测厚、换管，耗费人力、物力较多，在电力行业形成了不好的影响。立即组织我公司相关专业技术人员进行深度技术分析。

图1图2

2.现场调查

采集样管观察分析可知：

1)管样的化学元素成分、金相组织、硬度、拉伸试验结果等均符合相关标准要求，即管样材质合格；

2）有三种爆口形式，分别为喇叭状爆口、开天窗状爆口、纵向裂纹状爆口；该三种爆口处的金相组织、硬度与爆口远端处的金相组织、硬度均基本一致，故可断定三种爆口均无超温现象；

3）所有管样均存在严重的壁厚减薄现象，各管样爆口侧均存在壁厚减薄率不符合DL/T939-2005《火力发电厂锅炉受热面管监督检验技术导则》对高温再热器管壁厚减薄量不应超过设计壁厚30%的要求，管径胀粗率为3.72％，不符合DL/T438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》中T91管子胀粗率应≤1.2％的要求外。

4）各管样基体组织均为回火马氏体，老化评级2级，未见异常。

根据以上各项分析结果可知：本次2号炉高温再热器管爆管的原因有两个，一是由于高温再热器管的原始裂纹、硬伤缺陷引起的爆管；二是磨损减薄引起的爆管。

3.故障原因分析

经研究分析后认为：1、高温再热器管的原始裂纹、硬伤缺陷，可以在设备安装过程中经过探伤试验、安装工艺、安装质量、水压试验等手段来发现或杜绝。2、循环流化床锅炉的高温再热器管的磨损减薄原因，主要是磨损。水冷壁管的磨损主要有三个区域：（1）炉膛密相区卫燃带与水冷壁管过渡处管壁的磨损，是由于沿炉壁表面往下流动的物料与炉内向上运动的煤粉颗粒运动方向相反，局部产生涡流，对水冷壁管的表面不断的冲刷造成。（2）炉膛四角处的管壁磨损。是由于炉膛四角管壁在漩涡冲刷过程中产生磨损。（3）不规则部分水冷壁管的磨损，是由于不规则管壁会改变了固体颗粒的流动方向，增加抑制，造成较大的磨损。

4.整改措施

循环流化床锅炉受热面的磨损主要集中在炉膛角落区域、燃烧室、尾部受热面、炉顶受热面等区域。循环流化床锅炉的四管的爆、漏控制，是确保该种锅炉安全长周期运行的关键。四管磨损是由锅炉内部受热面的具体结构和固体物料的流动特性来决定。因此在检修时，试图采用了一种改变物料流动特性的方式来解决四管的磨损问题---防磨格赛技术（如图2所示）。该技术是通过在水冷蒸发屏壁管表面横向装设多层U型格赛防磨板，间距分别为第一层400MM,第二至六层600MM-800MM,第七1000MM-1200MM，纵向装设3道Z型格赛防磨板，两侧Z型格赛防磨间隔之间隔一根水冷壁管，中间平均分隔水冷壁管；横向和纵向装设多道格赛合金防磨板在水冷蒸发屏表面形成格栅式防护，隔绝高速料流对水冷蒸发屏的水冷壁管的直接冲刷，有效防止水冷蒸发屏水冷壁磨损减薄。使水冷壁表面水平和垂直安装多层合金导流板，形成网格栅式防护，疏导物料内循环，降低物料颗粒岩水冷壁上升或下落的终端速度，同时降低水平方向涡流的运动速度，极大减小物料颗粒与水冷壁管碰撞的切削力，从而大幅降低固体物料颗粒对水冷壁的磨损。该技术具有良好的防磨作用的同时还能克服防磨梁技术对锅炉出力的影响，防护细密适用于水冷壁的任何高度和部位，采用后不必在进行其他防腐防磨投入。是一种本质上不同于被动防磨技术的新技术。

本公司循环流化床锅炉炉膛水冷壁磨损严重区域加装防磨格栅后效果明显：（1）防护区域水冷壁管壁平均磨损量不超过0.1m/年；（2）防护区域实现“零”磨损，保证2年内不会发生因水冷壁磨损造成泄露的情况；（3）锅炉检修周期延长5倍以上，从原来的连续运行不足720个小时延长到4000小时以上，减少了职工的劳动强度。（4）大大节约了锅炉防磨的综合投资，实现公司锅炉降本增效的经济目标。

5.结语

经过该公司的炉内防磨技术改造，得出型号为DG－1058/17.5-II1的循环流化床锅炉，可以通过采用对炉内磨损区域加装防磨格栅板的方法，防止炉内四管的爆漏问题，减少机组非停次数，延长机组运行周期，提高经济效益。

参考文献

[1]循环流化床锅炉磨损机理及防治。中国电力出版社出版.2008.

[2]《158M-AM/300MWCFB锅炉说明书》东方锅炉厂有限责任.公司.

[3]《300MWCFB水冷壁管磨损的原因分析和预防措施》北极星电力网.