楊向東　劉帥

摘要：文章針對(duì)某國(guó)產(chǎn)2x422t/h循環(huán)流化床鍋爐頻繁出現(xiàn)的水冷壁爆管問(wèn)題進(jìn)行了研究，指出攪拌水水質(zhì)不合格引起的爐膛耐火材料容易脫落、交界處金屬?lài)娡繉記](méi)有得到及時(shí)的維護(hù)以及不適當(dāng)?shù)男迯?fù)方法是導(dǎo)致鍋爐頻繁爆管的主要原因，并給出了相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；水冷壁爆管；耐火材料；金屬?lài)娡繉樱粩嚢杷?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TK229 文章編號(hào)：1009-2374（2015）27-0084-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.044

循環(huán)流化床（CFB）鍋爐技術(shù)以其在環(huán)保特性、調(diào)峰特性以及煤種適應(yīng)性等方面的優(yōu)勢(shì)，在過(guò)去的幾十年內(nèi)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。然而在該技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，諸如受熱面磨損、給煤及回料不暢以及冷渣器故障率較高等問(wèn)題也逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，其中由于受熱面磨損致使水冷壁爆管，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)的現(xiàn)象極為普遍。因此，解決水冷壁磨損問(wèn)題，是提高循環(huán)流化床鍋爐可用率的有效途徑之一。已有研究表明，由于循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管受到爐膛中氣固兩相流的沖刷，磨損嚴(yán)重，是引起水冷壁爆管的主要原因。針對(duì)某國(guó)產(chǎn)2x422t/h循環(huán)流化床鍋爐建成投運(yùn)后頻繁出現(xiàn)的爆管停爐問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并提出了相應(yīng)的解決方案，為鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行提供了指導(dǎo)。

1 鍋爐概況

文章所研究的鍋爐為FW公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的緊湊型八角分離器的循環(huán)流化床鍋爐具有以下特點(diǎn)：爐膛下部密相區(qū)澆覆耐磨材料；交界處采用讓管結(jié)構(gòu)；水冷屏、過(guò)熱屏下端包覆耐磨材料；穿墻處有耐火材料覆蓋；爐膛煙氣出口周?chē)心湍ゲ牧细采w；八角形分離器內(nèi)及水冷返料閥內(nèi)均覆蓋耐磨材料。由此可見(jiàn)，該鍋爐在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了防磨措施。鍋爐設(shè)計(jì)燃料熱值4431kcal/kg、灰分約5%、全水35%、揮發(fā)分41.3%，由于燃料中灰分較少，因此設(shè)計(jì)要求運(yùn)行時(shí)添加沙子作為補(bǔ)充床料，爐膛流化速度約為5.3m/s。

2 問(wèn)題描述及分析

該電站1#和2#機(jī)組分別于2010年11月和2010年9月商業(yè)運(yùn)行1年及機(jī)組首次大檢查后移交業(yè)主。隨后在運(yùn)行過(guò)程中，鍋爐多次發(fā)生爆管事故，其中自2011年2月到2013年3月兩年間兩臺(tái)鍋爐水冷壁及分離器管道發(fā)生泄漏的次數(shù)累計(jì)達(dá)70余次，泄露的大致位置如圖1所示：

圖1 兩臺(tái)鍋爐兩年內(nèi)水冷壁及分離器管道發(fā)生泄漏位置示意圖

從圖1所示的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和泄漏位置可以發(fā)現(xiàn)：機(jī)組投運(yùn)初期的泄漏分布主要集中在耐火材料覆蓋的區(qū)域，即爆管發(fā)生在設(shè)計(jì)之初就已預(yù)測(cè)會(huì)出現(xiàn)磨損并采取了相應(yīng)保護(hù)措施的區(qū)域；而隨著運(yùn)行時(shí)間的推遲，泄漏的位置發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)移，統(tǒng)計(jì)后期的絕大多數(shù)泄漏多發(fā)生在水冷壁下部，即耐火材料與水冷壁光管交界處的管排上。由此可以得出如下初步結(jié)論：運(yùn)行初始階段，鍋爐基本處于原設(shè)計(jì)狀態(tài)，但由于某些原因造成了耐磨材料的脫落，導(dǎo)致水冷屏、過(guò)熱屏、分離器以及返料閥等處于煙氣紊流區(qū)的管子發(fā)生磨損泄漏；表象上看，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)致使下部水冷壁管磨損嚴(yán)重，進(jìn)一步加劇了泄漏的發(fā)生。為進(jìn)一步了解發(fā)生泄漏的真實(shí)原因，進(jìn)入爐膛內(nèi)進(jìn)行了實(shí)際檢查。檢查發(fā)現(xiàn)水冷屏、過(guò)熱屏、分離器以及返料閥等處存在耐火材料脫落及管壁磨損現(xiàn)象，如圖2所示。從圖2中可以看出，這些部位在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)預(yù)測(cè)會(huì)有煙氣渦流沖刷，容易發(fā)生磨損，并采用了耐火材料覆蓋的手段進(jìn)行預(yù)防。在檢查過(guò)程中還了解到，電站建成前期，用于攪拌耐火材料的水質(zhì)不能滿(mǎn)足使用要求，而事實(shí)上，耐火材料對(duì)攪拌用水的要求十分嚴(yán)格，需要對(duì)水的pH值、硫酸根、磷酸根及氯離子等的含量均應(yīng)進(jìn)行化驗(yàn)，以檢查是否達(dá)標(biāo)。電站建成后，對(duì)脫落的耐火材料進(jìn)行維修時(shí)所使用的攪拌水均是經(jīng)過(guò)電廠水處理設(shè)備處理后的純凈水，并且修補(bǔ)后由于耐火材料脫落造成水冷壁泄漏的次數(shù)大大減少。由此可以得出：建設(shè)初期水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，直接導(dǎo)致了耐火材料的附著強(qiáng)度不夠，部分耐火材料在鍋爐運(yùn)行中發(fā)生了脫落，最終造成了水冷壁管泄漏。

圖2 爐膛內(nèi)部耐磨材料脫落及管壁磨損現(xiàn)象

另?yè)?jù)了解，鍋爐安裝完成后對(duì)爐膛的水冷壁進(jìn)行了金屬?lài)娡?。一般?lái)說(shuō)，噴涂的末端需要采用非常嚴(yán)格的過(guò)渡，即便如此，由于末端噴涂層非常薄，其在管壁上的附著力比較小，在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中，涂層的末端容易出現(xiàn)起殼，在管壁表面形成臺(tái)階造成磨損。圖3（1）也顯示出噴涂的末端出現(xiàn)了磨損現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐的使用單位一般在新噴涂后半年內(nèi)安排一次停爐，以便檢查噴涂層的末端情況，如噴涂層發(fā)生起殼，則需要進(jìn)行打磨平滑，消除臺(tái)階，必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)噴。業(yè)主運(yùn)行團(tuán)隊(duì)在鍋爐水冷壁管出現(xiàn)泄漏后采用了局部堆焊防磨處理的措施，如圖3（2）和圖3（3）所示。但根據(jù)FW公司和國(guó)內(nèi)電廠對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的檢修經(jīng)驗(yàn)，如果采用堆焊防磨，則必須在一定高度范圍內(nèi)的四周水冷壁管同時(shí)采用堆焊手段，如果僅僅是局部的堆焊，不但不會(huì)起到有效的防磨作用，反而容易形成新的破壞條件，加劇磨損，最終導(dǎo)致水冷壁管修得越多，出現(xiàn)磨損的地方反而越多。

圖3 爐膛內(nèi)部水冷壁磨損

除上述造成磨損泄露的原因外，在實(shí)際檢查過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)鍋爐所用的燃煤中存在一定數(shù)量的大顆粒煤矸石，也是造成水冷壁磨損的原因之一。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鍋爐內(nèi)部磨損情況進(jìn)行系統(tǒng)檢查、分析，可以得出如下結(jié)論：（1）由于耐火材料的攪拌水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)造成耐磨材料容易脫落，導(dǎo)致水冷屏、分離器以及返料閥等處的管子發(fā)生磨損泄漏；（2）交界處金屬?lài)娡繉拥钠饸がF(xiàn)象沒(méi)有得到及時(shí)的維護(hù)，也導(dǎo)致了爐膛內(nèi)管子局部磨損泄漏；（3）泄漏后的修復(fù)工作不恰當(dāng)使得局部磨損加劇，從而使爆管越來(lái)越集中在交界處，而水冷屏、分離器的爆管減少；（4）入爐燃料中存在的一定數(shù)量的大顆粒煤矸石，也是造成水冷壁磨損的原因之一。

4 解決方案

就整體而言，水冷壁管并非大面積磨損，只是局部磨損。按原設(shè)計(jì)要求進(jìn)行修復(fù)并采取合理的防磨措施后，同時(shí)建立完善的鍋爐檢修維護(hù)制度，提高檢修能力，鍋爐的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間會(huì)得到顯著延長(zhǎng)?；谏鲜鼋Y(jié)論，本文提出以下解決方案：

圖4 爐膛內(nèi)部布置示意圖

第一，更換爐膛水冷壁標(biāo)高11554～16315mm之間的四周水冷壁管，如圖4。更換時(shí)必須按管屏形式更換，以保證整體質(zhì)量。

第二，更換新的水冷壁管后，將標(biāo)高16315mm處的水冷壁管及扁鋼的上下對(duì)接焊縫全部打磨與母材平，然后從爐膛下部耐火材料終止線向上5000mm范圍內(nèi)的四周水冷壁采用金屬等離子熔滴熔敷的方式進(jìn)行防磨處理。

第三，加強(qiáng)對(duì)鍋爐的定期檢查和維護(hù)，特別是耐火材料、爐膛噴涂處等容易出問(wèn)題的地方。建議對(duì)水冷屏、過(guò)熱屏下端耐火材料全部進(jìn)行重新澆注，銷(xiāo)釘稀少處，特別是下邊沿需要增加固定抓釘。

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作者簡(jiǎn)介：楊向東（1966-），男，安徽人，中國(guó)機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司工程師，研究方向：項(xiàng)目管理；劉帥（1986-），男，黑龍江泰來(lái)人，供職于中國(guó)機(jī)械設(shè)備工程股份有限公司，碩士，研究方向：火電項(xiàng)目管理。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）