135MW機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐爐膛的加裝防磨導(dǎo)流梁的改造及效果

蘇繼敏

（廣東連州粵連電廠有限公司連州發(fā)電廠，廣東 連州 513400）

135MW機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐爐膛的加裝防磨導(dǎo)流梁的改造及效果

蘇繼敏

（廣東連州粵連電廠有限公司連州發(fā)電廠，廣東 連州 513400）

文章根據(jù)連州發(fā)電廠#3、4機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)加裝防磨導(dǎo)流梁改造前后，對(duì)水冷壁磨損程度進(jìn)行對(duì)比，得出防磨導(dǎo)流梁在135MW機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用的可行性，有效的延長(zhǎng)爐內(nèi)水冷壁的使用壽命，并提出了加裝防磨導(dǎo)流梁改造優(yōu)化建議。

135MW機(jī)組；循環(huán)流化床鍋爐；防磨導(dǎo)流梁；水冷壁管

（一）前言

我國(guó)的循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展一直處于世界前列，影響循環(huán)流化床鍋爐使用壽命的最大問題就是爐內(nèi)水冷壁管的磨損問題，連州發(fā)電廠#3、4機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐過去一直采用金屬噴涂進(jìn)行防磨，2008年10月首次在#3鍋爐采用在爐內(nèi)加裝防磨導(dǎo)流梁對(duì)爐內(nèi)水冷壁管進(jìn)行防磨。

連州發(fā)電廠#3、4機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐由哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)，型號(hào)為 HG－440/13.7－L.PM4型，鍋爐為單汽包、自然循環(huán)、平衡通風(fēng)、高溫絕熱旋風(fēng)分離器、循環(huán)流化床鍋爐。分別于2004年2月、4月投產(chǎn)。鍋爐主要由爐膛、高溫絕熱分離器、自平衡“U”形回料閥和尾部對(duì)流煙道組成。燃燒室蒸發(fā)受熱面采用膜式水冷壁，水循環(huán)采用單汽包、自然循環(huán)、單段蒸發(fā)系統(tǒng)。布風(fēng)裝置采用水冷布風(fēng)板，大直徑鐘罩式風(fēng)帽，燃燒室內(nèi)布置雙面水冷壁來增加蒸發(fā)受熱面。燃燒室內(nèi)布置屏式二級(jí)過熱器和屏式熱段再熱器，以提高整個(gè)過熱器系統(tǒng)和再熱器系統(tǒng)的輻射傳熱特性，使鍋爐過熱汽溫和再熱汽溫具有良好的調(diào)節(jié)特性。

本鍋爐水冷壁是采用膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，由光管和扁鋼焊制而成，由膜式水冷壁組成的燃燒室斷面呈長(zhǎng)方形，深度、寬度=7220×13700mm，底部為水冷布風(fēng)板和水冷風(fēng)室。燃燒室四周和頂部的管子節(jié)距均為90mm。下部水冷壁采用Ф60×8mm管子和Ф60×6.5mm管子、中部水冷壁采用Ф60×6.5mm管子，其余采用Ф60×6.5mm管子，管子材料為20G，下部前后水冷壁向爐內(nèi)傾斜與垂上方向成18角。布風(fēng)板的截面積小于上部燃燒室的截面積，使布風(fēng)板上部具有合理的流化速度。燃燒室中上部貫穿爐膛深度布置有雙面水冷壁，與前墻垂直布置，由 99根管子組成，管子直徑為Ф60×6.5mm節(jié)距72.7mm。全部水冷壁的重量由48根吊桿懸吊于頂板上。

（二）存在問題

鍋爐爐膛密相區(qū)由Ф60×8mm水冷管束和鰭片組成，在運(yùn)行過程中鍋爐磨損問題已成為影響#3、4循環(huán)流化床鍋爐長(zhǎng)期安全運(yùn)行的重大問題。循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)固體物料濃度是其他鍋爐的幾十倍，且顆粒大。因此鍋爐的金屬受熱面與耐火材料磨損非常嚴(yán)重，鍋爐燃燒室受熱面管束容易被磨損爆管。利用多次停爐檢修機(jī)會(huì)，我們對(duì)密相區(qū)水冷壁管進(jìn)行抽樣測(cè)厚，得出鍋爐水冷壁的磨損量。

由數(shù)據(jù)可得出，循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)水冷壁磨損量是非常的大，平均半年管壁磨損在0.8mm～1.0mm之間，基本上每年都要對(duì)水冷壁管金屬噴涂?jī)纱巍?/p>

（三）加裝防磨導(dǎo)流梁的原理及施工工藝

1.施工原理

爐膛水冷壁管束的磨損部位主要集中在爐膛密相區(qū)，尤其在圍燃帶過渡區(qū)上方至標(biāo)高 13～26m處，磨損主要是由于爐內(nèi)氣、固體的內(nèi)分離效應(yīng)造成的。

循環(huán)流化床鍋爐的傳熱機(jī)理為敷設(shè)傳熱效率較低，而對(duì)流傳熱強(qiáng)度較高，在爐膛內(nèi)含塵氣體以較高的速度向上運(yùn)動(dòng)，呈懸浮燃燒狀態(tài)，一般講，中部為上升氣流。而由于水冷壁面邊界層的效應(yīng)作用，擴(kuò)散到水冷壁面上的不同粒徑的固體顆粒由于高度的關(guān)系沿水冷壁面向下運(yùn)動(dòng)，從而形成內(nèi)分離效應(yīng)。由于固體顆粒流和煙氣流的方向相反，同時(shí)又由于爐膛的自身結(jié)構(gòu)原因，在水冷壁與耐火材料層過渡區(qū)的凸出部位沒有上行的氣流，使沿水冷壁自上而下落到耐火材料層上沿的固體顆粒，從耐火層邊緣流出時(shí)，又被上行的較強(qiáng)氣流托起，再沿水冷壁落下，如此反復(fù)作用形成“漩渦流”。由于該部位位于密相區(qū)域，固體顆粒濃度粒度都特別大，這樣“渦流”即對(duì)水冷壁面產(chǎn)生一種刨削作用。

圖1 CFB鍋爐床料分布情況

當(dāng)沿著水冷壁面下行的顆粒流在向下作加速運(yùn)動(dòng)的過程中，在水冷壁與耐火材料過渡區(qū)突遇凸出物發(fā)生猛烈撞擊，造成粒子團(tuán)，同時(shí)顆粒流方向聚然改變，立即對(duì)管束產(chǎn)生一種切割作用。如此經(jīng)過大量反復(fù)的作用即水冷壁面造成微觀的嚴(yán)重磨損，加上物料在水冷壁上的渦流沖刷，成為水冷壁磨損的主要因素。在爐膛的不同標(biāo)高位置，物料的濃度和速度分布不同，造成的磨損嚴(yán)重程度不一樣。這就是為什么密相區(qū)磨損嚴(yán)重的重要原因之一。

圖2 不同負(fù)載下固體顆粒濃度分布

鍋爐密相區(qū)磨損嚴(yán)重，特別是在爐膛四角。鍋爐在密相區(qū)上沿水冷壁防磨采用軟著陸結(jié)構(gòu)，變徑管加防磨護(hù)板的方式。由于物料在此處的濃度和速度均為最大，所以渦流和刨削的作用也最強(qiáng)烈，造成了此處水冷壁管和護(hù)瓦的強(qiáng)烈磨損。爐膛四個(gè)角部為前水冷壁和側(cè)水冷壁之間，后水冷壁和側(cè)水冷壁之間的連接是用扁鋼連接，兩者之間距離32mm（其余單面水冷壁之間扁鋼距離20mm）。原因?yàn)椋航?jīng)流化燃燒的粉塵煙氣在一定的速度下從密相區(qū)進(jìn)入稀相區(qū)，從理論上講應(yīng)該有一定的煙氣動(dòng)力場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)則。但實(shí)際上由于煙氣中所含粉塵量的多少及顆粒大小的不等，再加上水冷風(fēng)室床面上風(fēng)量分布的不均勻性，使得粉塵煙氣的流動(dòng)狀況、煙氣動(dòng)力場(chǎng)使帶不完全有規(guī)則的在爐膛中運(yùn)動(dòng)。從而很容易使帶粉塵的煙氣在爐膛四角處產(chǎn)生渦流，引起磨損。

2.施工工藝

為了消除在過渡區(qū)域由于截面的關(guān)系而形成的“漩渦流”和控制沿水冷壁面向下運(yùn)動(dòng)的固體顆粒流的運(yùn)動(dòng)速度，減緩在凸出物上的撞擊力，在爐膛水冷壁面上的相對(duì)標(biāo)高1500、2000（相對(duì)第一道）、3300mm（相對(duì)第二道）處分別布置防磨梁，使撞擊壁面的顆粒改變運(yùn)動(dòng)方向，同時(shí)起到分散顆粒濃度的集中狀態(tài)，而分布投入到密相區(qū)高溫區(qū)再燃，使粒徑快速呈融化燃盡狀態(tài)。

防磨導(dǎo)流梁工作原理圖

導(dǎo)流梁分布示意圖

（1）施工材料：剛玉莫來石可塑料 Cr25Ni20材質(zhì)抓釘

（2）焊接：采用Φ8·Cr25Ni20材質(zhì)圓鋼制作Τ型（或V型）抓釘，按每隔一個(gè)鰭片布置1個(gè)V型抓釘，間距為隔一根管束安裝一個(gè)斜向上的 V型抓釘，水平布置，多點(diǎn)滿焊，保證耐磨料錨固強(qiáng)度。采用A312特種焊條，經(jīng)過110℃烘烤處理，用直流焊機(jī)滿焊。

抓釘焊接示意圖

（3）施工：采用剛玉莫來石耐磨可塑料施工，施工尺寸如下圖所示：

（四）效果監(jiān)測(cè)

連州廠#3循環(huán)流化床至2008年10月進(jìn)行改造后，利用停機(jī)機(jī)會(huì)對(duì)防磨導(dǎo)流梁上下水冷壁管進(jìn)行測(cè)量檢查，效果如下表：

1.后墻由下往上數(shù)起第一條防磨梁：

后墻由A側(cè)數(shù)（防磨梁平臺(tái)上200mm處，單位：mm，管子規(guī)格Ф60×8mm，左代表管子左側(cè)，右代表管子右側(cè)）：

2.后墻由下往上數(shù)起第二條防磨梁：

后墻由A側(cè)數(shù)（防磨梁平臺(tái)上200mm處，單位：mm，管子規(guī)格Ф60×8mm，左代表管子左側(cè)，右代表管子右側(cè)，其中09年2月進(jìn)行金屬噴涂一次）：

3.后墻由下往上數(shù)起第三條防磨梁：

后墻由A側(cè)數(shù)（防磨梁平臺(tái)上200mm處，單位：mm，管子規(guī)格Ф60×6.5mm，左代表管子左側(cè)，右代表管子右側(cè)，其中09年2月進(jìn)行金屬噴涂一次）：

根據(jù)上表所知，加裝防磨梁后，水冷壁管磨損量有所減輕，每半年的磨損量在0.3～0.4mm之間，防磨導(dǎo)流梁起到了一定的防磨作用，延緩了水冷壁管的磨損，增加了水冷壁管的使用壽命。

（五）加裝防磨導(dǎo)流梁需注意的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

防磨導(dǎo)流梁的施工過程的很重要，其中防磨導(dǎo)流梁和水冷壁管過渡段澆注料一定要平滑，避免因澆注料突出引起局部磨損。且加裝防磨導(dǎo)流梁焊接銷釘時(shí)，易傷害到水冷壁管，抓釘焊接驗(yàn)收要檢查仔細(xì)。做好數(shù)據(jù)記錄，加裝防磨導(dǎo)流梁后上下水冷壁管磨損量不一致，磨損部位會(huì)根據(jù)床料的流速而改變。

[1] HG440t/h CFB鍋爐防磨導(dǎo)流梁方案推薦書[M].北京:北京天壇通達(dá)耐火工程技術(shù)有限公司.

[2] 司俊龍.循環(huán)流化床鍋爐存在問題及運(yùn)行調(diào)整措施[J].循環(huán)流化床(CFB)機(jī)組通訊,2006,4(2).

TK229.6

A

1008-1151(2011)02-0104-03

2010-11-30

蘇繼敏（1979－），男（仫佬族），廣西羅城人，廣東連州粵連電廠有限公司連州發(fā)電廠，從事火電廠設(shè)備檢修工作。