顧潔　宋振廷

摘 要：針對(duì)在檢驗(yàn)工程實(shí)際中發(fā)現(xiàn)的循環(huán)流化床水冷壁減薄的問題，本文通過鍋爐結(jié)構(gòu)形式和減薄部位的研究，分析爐膛水冷壁磨損減薄的主要因素和成因，進(jìn)而提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；鍋爐；減薄

某電廠發(fā)電鍋爐為無錫華光鍋爐廠生產(chǎn)的UG-430/13.7-M型循環(huán)流化床鍋爐于2009年投用，2011年3月進(jìn)行的首次內(nèi)部檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該鍋爐爐膛內(nèi)局部出現(xiàn)比較嚴(yán)重的減薄。因?yàn)檠h(huán)流化床鍋爐是上世紀(jì)八十年代后發(fā)展起來的技術(shù)，我所也是第一次檢驗(yàn)這種鍋爐，作者僅想把檢驗(yàn)過程中的缺陷規(guī)律性分布及產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，誠(chéng)懇地與我們的同行進(jìn)行深入的交流討論。

1 鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

鍋爐由爐膛、旋風(fēng)分離器和尾部煙道三部分組成。

爐膛四壁由膜式水冷壁圍成，下部前后水冷壁向爐內(nèi)傾斜14°，上前部布置有3組水冷屏（為增加水冷壁受熱面積），6組再熱屏和8組過熱屏，后墻上部38m處對(duì)稱分布兩個(gè)2100×6100mm煙氣出口。根據(jù)物料的濃度的不同，爐膛從下向上分為密相區(qū)、過渡區(qū)和疏相區(qū)。密相區(qū)內(nèi)水冷壁用耐火澆注材料覆蓋，煙氣出口附近的左、右側(cè)墻和后墻上、17組管屏在前墻和頂棚穿墻處以及爐膛的四個(gè)角部從下到上都均勻的覆蓋有澆注料。

尾部煙道由上向下水平布置有高溫過熱器、低溫過熱器、低溫再熱器、省煤器蛇行管和空氣預(yù)熱器。進(jìn)入爐膛的燃料，脫硫使用的物料為石灰石等，最大顆?？刂圃?～10mm。

2 檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的缺陷及出現(xiàn)部位

2.1 下部（密相區(qū)）的集中沖刷

（1）下部水冷壁管在澆注料上方（鍋爐說明書中定義的過渡區(qū)）僅300mm的位置以上水冷壁管兩側(cè)普遍被沖刷拉毛，在噴涂層與管子結(jié)合處非常明顯地看到對(duì)稱出現(xiàn)倆個(gè)倒三角形沖刷區(qū)，在該三角面積內(nèi)，并列數(shù)條比較深的縱向溝槽，最深3mm，前墻、左墻要比后墻、右墻嚴(yán)重，見照片1。

（2）組屏進(jìn)入爐膛內(nèi)敷涂有突出水冷壁平面的澆注料，其上端邊緣均有不同程度的橫向溝槽。

（3）四角上澆注料，澆注工藝很粗糙，厚度不均勻，邊緣不整齊，在厚度變化處，邊緣突出處都發(fā)現(xiàn)了長(zhǎng)度寬度不一的，走向基本為縱向的溝槽，左前角越往下越嚴(yán)重，最深達(dá)5mm見照片2。

（4）下部受損鰭片處兩側(cè)的管壁上往往可以發(fā)現(xiàn)切入兩側(cè)水冷壁管的縱向溝槽，最深達(dá)3mm。

2.2 上部較大面積的磨損減薄

（1）在上部側(cè)墻沒有覆蓋澆注料的管子上和爐頂管相焊的扁鋼被磨去"棱角"，煙氣流脫離扁鋼后在管子上沖出一道橫向淺溝，側(cè)墻朝爐前側(cè)的管子上，鋼管弧面被'銑'成平面。該面積從爐前12根管開始到第59根管（第60根管被澆注料覆蓋）底部高出煙道下平面約500mm左右。最薄點(diǎn)測(cè)厚僅為3.7mm，減薄近3 mm（管子規(guī)格Φ60×6.5mm），出現(xiàn)在左墻第50根管子的頂部附近。

（2）兩側(cè)的一組水冷壁――水冷屏――再熱屏――過熱屏，基本與煙道入口等寬，3組屏間的頂棚管上距前墻1.7～2.5m范圍內(nèi)的管子，表面無任何異樣，但管壁減薄，側(cè)墻與水冷屏間減薄最嚴(yán)重，依次遞減。最嚴(yán)重部位出現(xiàn)在左側(cè)水冷壁、水冷屏之間距前墻約2m的第12根頂棚管上。最小壁厚為2.0mm，減薄4.5 mm（管子規(guī)格Φ60×6.5mm）。

（3）正對(duì)著爐膛煙道出口的水冷屏、再熱屏、過熱屏迎風(fēng)面上（靠爐前側(cè)）出現(xiàn)不均勻減薄，減薄的程度大小依次為同一組屏越靠近爐膛中心的管子減薄越嚴(yán)重，右下向上越嚴(yán)重，不同位置分布的屏越靠近側(cè)墻的屏減薄量越大，界面呈形圖2。偏離煙道口后，減薄量突然減小，趨于均勻。

3 沖刷及左右不對(duì)稱磨損的成因初探

3.1 沖刷磨損的形成

煤粉爐對(duì)燃料顆粒度要求很嚴(yán)，一般控制在約0.074mm內(nèi)，而循環(huán)流化床對(duì)燃料顆粒度要求為0～10mm，運(yùn)行記錄顯示，該爐煤粒多為3mm以下；煤粉爐固體燃料從爐膛中下部噴入爐膛燃燒下落，成為灰粉被排出，燃料運(yùn)動(dòng)回路簡(jiǎn)單，對(duì)爐壁的沖刷作用很微弱，循環(huán)流化床的燃料及用以脫硫的石灰石以及脫硫產(chǎn)物，被煙氣夾帶著在爐膛內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，在爐膛內(nèi)形成兩個(gè)回路：一是在不同高度一部分固體顆粒沿爐膛壁下落，形成顆粒的爐內(nèi)循環(huán)。其余固體顆粒在旋風(fēng)分離器內(nèi)固氣分離，分離出的固體物通過回料閘又返回爐膛，形成固體物的爐外循環(huán)。固體物料反復(fù)地循環(huán)地沖刷壁面，尤其是下部水冷壁，接受固體顆粒沖刷的力度和頻率更大，這是造成下部水冷壁均發(fā)現(xiàn)縱向溝槽的直接原因，

煙氣上升到爐膛上部，被上部各屏分割，受旋風(fēng)分離器影響，氣流方向性增強(qiáng)，流速增大，對(duì)側(cè)墻及頂部管壁沖刷作用加大，理論上越接近煙道入口沖刷力越大。鍋爐說明書中介紹，煙氣出口的煙氣流速達(dá)20mm/s。相對(duì)于煤粉爐13mm/s的流速，循環(huán)流化床煙氣出口的水冷壁管每時(shí)每刻都接受者七、八級(jí)大風(fēng)的"洗禮"。所以，設(shè)計(jì)之初，在入口處敷設(shè)澆注料是很聰明的選擇。

3.2 不對(duì)稱磨損的討論

左右磨損的原因是多方面的，有爐膛結(jié)構(gòu)的原因，也可能有運(yùn)行的原因。

檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)右側(cè)煙風(fēng)道外側(cè)直段與旋風(fēng)分離器外圓相切部位，內(nèi)置的防磨保溫料原始表面大面積剝離，露出新生表面凹凸不平，能否說明右通道存在著較大的阻力？如果說煙風(fēng)道阻力大，影響煙風(fēng)流量分布和煙氣的流動(dòng)速度，流量和流速降低，右側(cè)水冷壁磨損程度降低。

查看運(yùn)行記錄可以看出，左側(cè)一次風(fēng)壓，給煤量始終較右側(cè)大，造成爐膛上部布置的受熱面壁溫高，爐膛出口煙溫高，直至尾部煙井內(nèi)高溫過熱器入口、低溫過熱器入口、低溫再熱器入口煙溫都高于右側(cè)。

前后墻布置有二次風(fēng)入口外，前墻還布置有5個(gè)燃料口，后墻有2個(gè)回料口，理論上燃料進(jìn)入爐膛內(nèi)與爐料充分混合，在同一層面上，顆粒分布是均勻的，但實(shí)際上是有偏差的，前部一側(cè)未經(jīng)燃燒的原煤顆粒密度有可能大于后墻一側(cè)，其質(zhì)量也大于經(jīng)過數(shù)次燃燒的燃料質(zhì)量。因?yàn)樾L(fēng)分離器影響，使?fàn)t膛內(nèi)煙氣流動(dòng)方向改變和提高煙氣流動(dòng)速度，旋風(fēng)分離器形成的旋狀渦流可能會(huì)在煙道內(nèi)側(cè)一帶造成紊流，影響后墻側(cè)煙氣流速度，使后墻磨損程度小于前墻。

4 結(jié)論

根據(jù)以上分析，我們認(rèn)為，煙氣流動(dòng)速度和方向的改變，是引起沖刷磨損的根本原因，磨損的不對(duì)稱性和操作不當(dāng)造成沖刷磨損不均勻，制造時(shí)應(yīng)加強(qiáng)工藝管理，使?jié)沧⒘虾蛧娡繉优c管子平滑過渡，使煙道直邊與旋風(fēng)分離器良好相切，操作上要盡可能減小風(fēng)壓，給煤量的誤差。檢驗(yàn)時(shí)對(duì)上述重點(diǎn)部位加強(qiáng)檢查，保證鍋爐安全運(yùn)行。

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