CFB受热面熔焊防磨技术

1、CFB锅炉炉膛受热面防磨循环流化床锅炉受热面磨损是对循环流化床锅炉正常运行三大威胁(磨损、给煤不畅、排渣困难)之一，由于磨损（受热面、耐火材料、风帽等）造成的停炉事故接近停炉总数的50%。在很长时间内成为影响循环流化床锅炉推广应用的主要障碍。 1.炉膛内水冷壁管磨损  1.1 故障现象 炉膛内水冷壁管磨损主要表现在水冷壁管与耐磨材料交接及以上15m处、炉膛四角、返料口上部及炉膛出口烟气转弯等处。 水冷壁管磨损后造成水冷壁管泄漏，高压汽水混合物直接剧烈冲刷造成更多邻近水冷壁管泄漏，有时汽包水位都很难维持，泄漏处床温急剧下降，两侧床温差大

2、，被迫停炉。受热面爆管后处理起来难度较大，而且还要组织人员清理床料，重新加入床料，往往要付出更大的人力、物力才能处理好，是各发电企业最为头疼的难题。循环流化床锅炉的防磨措施正确与否，直接影响循环流化床锅炉机组的可用率，对机组的安全运行威胁也很大。 1.2 原因分析循环流化床锅炉水冷壁管磨损机理与煤粉炉有很大的不同，一方面大量烟气和固体颗粒在上升过程中对水冷壁管进行冲刷；另一方面由于内循环的作用，大量固体颗粒沿炉膛四壁重新回落，对水冷壁管进行剧烈冲刷。特别在水冷壁管和耐火材料层过渡区的凸出部位。因没有上行气流，沿水冷壁管下来的固体颗粒形成涡流，对局部水冷管壁起到一种刨削作用。

3、 影响水冷壁磨损的主要因素有：（1）烟气流速的影响：烟气流速越高磨损越严重，磨损量与烟气流速的三次方成正比。一次风量越大，磨损量越大。另外二次风量越大，对炉内燃烧情况的扰动越剧烈，水冷壁磨损量也越大。（2）烟气颗粒浓度的影响：烟气内颗粒浓度越大，水冷壁磨损量越大。因为颗粒数目越大，对管壁的撞击和冲刷越强烈。在循环流化床锅炉运行过程中，负荷越高，床层密度及床层差压越大，说明颗粒浓度越大，磨损量也越大。循环流化床锅炉由于其特定的燃烧方式，炉内的固体物料密度为煤粉炉的几十倍到百倍以上。（3）燃料性质的影响：燃料颗粒硬度、灰分越大，对水冷壁管壁的切削作用越强烈，磨损量越大。尤其在掺烧煤矸石或

4、其它高硬度燃料时，会大大缩短水冷壁管爆管的运行时间。（4）安装及检修质量的影响：锅炉安装及检修质量不好，例如，受热面鳍片没有满焊，造成大量颗粒外漏，造成对水冷壁管侧面的磨损。或管屏表面留下大量焊接后的凸起部位，形成颗粒涡流加剧磨损。（5）锅炉本身动力场的影响：由于炉膛内烟气流速分布不均匀，四角处的烟气流速比中间大许多，所以磨损情况比其它部位严重。1.3磨损爆管导致非停，给电厂造成很大的经济损失机组煤质参数防磨措施每年累计停炉次数每年累计停炉天数停炉造成的直接损失停炉造成的间接损失包括换管、喷涂和启动煤种发热量kcal/kg次天万元/天万元/年万元/次万元/年2x25MW洗中煤3500电喷涂63

5、06180201202x50MW混煤2500电喷涂63013390251502x50MW混煤4000电喷涂73513455251752x50MW洗中煤3200电喷涂84013520252002x150MW贫煤电喷涂630351050503002x135MW贫煤4500电喷涂63030900503002.国内防磨技术概况 CFB锅炉防磨的重点是密相区与稀相区耐火材料浇注与光管水冷壁之间的交界面。密相区内水冷壁管上敷设了耐磨耐火材料，不会对水冷壁管产生磨损；稀相区物料浓度较低，且物料流向与水冷壁管方向一致，一般也不会产生大的磨损。而在两者交界的区域内，颗粒浓度相对较高，且交界处管子方向会与物料流向

6、不一致，易产生磨损。炉膛过渡区水冷壁防磨结构主要有：Ø 软着陆水冷壁变径管防磨护板。 小突台； 大突台。Ø 让管结构喷涂耐磨合金材料喷涂耐磨合金材料增强水冷壁的抗磨能力，增加水冷壁的使用寿命，特别是对于某些燃用优质煤的锅炉，在采用喷涂后显著增加了水冷壁的使用寿命喷涂在使用过程中暴露的问题：Ø 对于燃用劣质煤锅炉，防磨周期短，一般不超过三个月；Ø 喷涂施工要求高。喷涂厂家多，良莠不齐。喷涂后容易出现褶皱翘起，运行中容易脱落，甚至大面积脱落，成为新的磨损爆管点；Ø 破坏水冷壁管焊接特性：电喷涂合金材料渗入母材，破坏其焊接特性，易造成水冷壁管爆裂；&

7、#216; 二次处理周期长，检修工作量大：锅炉爆管停炉后，必须冷却并打磨干净后，再实施熔焊和二次喷涂；Ø 电喷涂累积总费用高。3.全自动熔焊防磨技术一般地，物料对管壁的磨损速率与其速度、浓度及粒度关系为： E W3D2U式中：E磨损速率，m/100h； W物料速度，m/s； D物料粒度，mm； U物料浓度，kg/(m2·s)造成水冷壁过渡区域磨损严重的主要原因: Ø 贴壁流速度高；Ø 贴壁流浓度大。全自动熔焊防磨技术该防磨技术为主动防磨型技术，即在锅炉的过渡区采用全屏曲面熔焊的方式熔焊上一层硬度高于HRC55的合金材质（Fe、Ni、Cr、W、少量金属陶瓷

8、粉），一般最低厚度可以保证1mm以上，厚度根据磨损要求年限最高可以达到4mm。具体措施：采用进口高精度数字脉冲焊接电源，结合高速摆动器及电弧控制器，使熔焊层厚度均匀，厚度差不超过0.5mm，熔焊表面平滑，无咬边，无气孔和未熔合等焊接缺陷，焊接稀释率（两层或以上）可以控制到接近于零。全自动熔焊防磨技术特点Ø 主动型防磨，熔焊层表面光滑，无裂纹，无气孔，耐磨持久Ø 厚度远远高于喷涂层厚度，而且可控；Ø 相对于喷涂层的机械挤粒子结合来讲，熔焊防磨层为冶金结合，在保证HRC55以上的基础上，结合强度高；Ø 同等厚度的情况下，耐磨寿命是喷涂层寿命的3倍，一般熔焊层

9、度2-3mm,其耐磨寿命是喷涂层寿命的6到9倍，Ø 可以根据用户的要求及入炉煤的特点调整熔焊层的厚度，以保证防磨年限，最低可保证3年，最高可5年以上。Ø 相对于喷涂层防磨来讲，熔焊防磨层的可修补性、可焊接性强，锅炉四角、给煤部位、回料口部位的上方等磨损强烈的区域，可以适当修补或者加厚。全自动熔焊防磨技术特点Ø 由于是冶金结合的防磨层，相对于喷涂防磨及阶梯式防磨梁来说对水冷壁传热无影响。Ø 喷涂防磨对水冷壁的防磨有微小的影响Ø 阶梯式防磨梁对水冷壁的传热影响是降低3.5%的传热系数，一般使床温升高18.8。以下是我公司2010年进行过熔焊技术的锅炉实际运行情况的一个介绍，详细介绍见表3。在熔焊合金涂层后，锅炉运行效果良好，到目前为止均未再出现磨损爆管而导致机组非计划停运现象，其中最长的东宁90t/h燃烧劣质煤及矸石锅炉已连续运行达1年零5个月，耐磨层表面仅有0.2mm的微量减薄，该耐磨熔焊层为3mm厚度。表3 135MW等级CFB锅炉防磨装置使用简介 序号项目机组容量锅炉制造厂家燃用煤质安装时间使用效果1东宁热电2x90t/hCFB锅炉哈锅25003500kcal/kg10.02运行至今炉内未发生水冷壁爆管2大庆龙塘热电4x80t/h