CFB锅炉水冷壁防磨损技术的应用

蔡万峰

(淮南矿业集团新庄孜电厂， 安徽 淮南 232072)

CFB锅炉水冷壁防磨损技术的应用

蔡万峰

(淮南矿业集团新庄孜电厂， 安徽 淮南 232072)

CFB锅炉目前仍存在垂直水冷壁(及拐角槽)受热面磨损严重、防磨措施不力的问题，现行的各种单一防磨技术很难使受热面耐磨两年以上。文章分析了淮南矿业集团新庄孜电厂CFB锅炉水冷壁拐角槽两侧水冷壁管的爆管原因以及可塑料防磨技术的应用实例，同时强调了拐角槽防磨技术的注意事项。

CFB锅炉爆管；拐角槽防磨；可塑料“锯齿”

0 概述

循环流化床(CFB)锅炉普遍存在水冷壁受热面磨损严重的问题，如不采取措施或措施采取不当，往往会在锅炉投运几个月后开始出现锅炉频繁爆管停炉事故，尤其是燃用劣质煤(煤矸石掺烧比例大、灰分高)的锅炉显得更加严重，给电厂带来很大的经济损失和不良的社会影响。据统计，CFB锅炉由于磨损造成事故停炉约占总事故停炉次数的50%。锅炉水冷壁频繁爆管停炉成为电厂最为棘手的问题之一。[1]淮南矿业集团新庄孜电厂#1炉在96小时试调试期间就出现拐角槽水冷壁爆管，为此，淮南矿业集团电力公司专门成立了循环流化床机组运行可靠性攻关小组，并邀请了洛河电厂和田家庵电厂的锅炉专家担任锅炉技术顾问，从设备技术改造、运行风量控制、燃料控制、检修工艺控制等多个方面进行综合治理，进行认真分析和归纳，总结运行经验教训，提出解决方案并进行了实施，取得较好效果。

1 新庄孜电厂循环流化床锅炉简介

锅炉型号HG-440/13.7-L.MN33，自然循环、单汽包、一次中间再热、超高压循环流化床锅炉,岛式半露天布置,与国产东方汽轮机厂N135-13.24/535/535型汽轮机和山东济南发电设备厂的WX21Z-OJS.461.401型135MW密闭循环式空气冷却发电机配套。

炉膛上部布置4片水冷屏、8片屏式过热器和6片屏式再热器。其中，水冷屏对称布置在左右二侧。炉膛与后烟井之间，布置有2台绝热钢板式旋风分离器。旋风分离器下部各布置1台自平衡“U”型回料器，回料器底部布置流化风帽，使物料流化返回炉膛。锅炉采用两次配风，一次风从炉膛底部的水冷风室通过布置在布风板上的大直径钟罩式风帽进入炉膛，二次风从燃烧室锥体部分进入炉膛。锅炉共设有4个给煤和4个石灰石给料口，分别均匀地布置在炉前和炉后。本炉设有4只床下启动燃烧器，4只床下启动燃烧器布置在水冷风室下部，其点火热容量约为14%BMCR，每只油枪出力为1120kg/h。同时在炉膛燃烧室两侧墙对称布置两台滚筒式冷渣器。尾部烟道共有固定回转式吹灰器20台 、伸缩式吹灰器共计24台，采用蒸汽吹灰。[2]

2 循环流化床锅炉磨损的问题

大量早期投运的CFB锅炉曾经由于防磨措施设置不当而造成锅炉的频繁磨损爆管。因此对锅炉制造厂没有设计或没有做防磨措施的某些区域必须引起特别的重视。锅炉制造厂主要在锅炉下部密相区的四周水冷壁、炉膛上部烟气出口附近的侧墙和顶棚、炉膛开孔区域、炉膛内屏式受热面之下部迎风面、水冷分隔墙下部、汽冷分离器内壁等处设计耐磨耐火材料覆盖层，有的锅炉在水冷壁耐磨耐火材料终结处附近一小段区域内(100mm～150mm)的管子表面焊有防磨盖板。大量早期投运的CFB锅炉的实际运行证明恰是在锅炉制造厂设计的水冷壁耐磨材料终结处以上一定高度(1m～2m)区域和炉内各角部区域发生受热面管子磨损爆管的几率最大(特别是没有对水冷壁采用让管技术的锅炉)。 所以对炉内磨损严重的受热面有必要强化防磨处理，对新建机组则有必要在安装施工现场就进行垂直水冷壁的强化防磨处理。[3]

3 新庄孜电厂拐角槽爆管实例分析

2010年1月15日，新庄孜电厂#1机组正过168小时时，#1锅炉炉膛突然正压达5000kPa，造成MFT保护动作，炉膛床温急剧下降，停炉检查，发现锅炉水冷壁东南角处管壁爆管，如图1所示，此爆管点位于#1炉东南拐角让管上方20cm处，该爆口直径约9mm。爆管后，13MPa压力的汽水混合物从此破口喷射，相邻的几根水冷壁均有不同程度的受损。其他三个水冷壁角也磨损严重，另外，新庄孜电厂#2锅炉试运行168小时后停炉检查发现，锅炉内受热面的磨损较为普遍，磨损严重的部位主要集中在炉膛四角、后墙分离器入口两侧水冷壁以及分离器相对高度的两侧墙水冷壁，特别是与耐磨料结合部位磨损更为严重。

爆管原因为：从冲管调试至96小时试运期间，一次风量为26万～27万Nm3/h，正常流化风量为16万～18万Nm3/h，大大超出了正常流化风量。因此密相区整体上移，炉床中部大量粗渣及飞灰流化至稀相区上方，在流化风压力及自身重力的作用下，漂移至炉膛四周，随后沿着四角和侧墙往下坠落。由于拐角槽比较深，下降阻力较小，因此有大量物料集中下坠。下坠至让管上方20cm处，由于让管安装工艺的原因，拐角槽突然收缩变窄，所以物料对两侧管壁摩擦加大并且加速下坠。图2所示部位为#1炉东南拐角，画圈部分为图1爆管的位置，位于让管上方20cm处的拐角槽内侧，虚线箭头表示大量下坠物料，从图2中可以看出，拐角槽比较深，并且上宽下窄，呈倒梯形状，至图中画圈部分最窄。当大量下坠物料平行下坠至画圈处时，由于突然变窄，一起拥挤往下，形成涡流磨损，增加了对拐角槽两侧水冷壁的磨损。

4 拐角槽防磨措施

(1)在#1炉爆管停炉检修后，针对水冷壁四个拐角槽较深且局部管壁不平行的情况，决定将拐角槽填满可塑料，防止物料在拐角槽内形成涡流，以减小四角磨损。如图3所示，从让管接合处至水冷壁顶棚的拐角槽都填满了可塑料，厚度为5cm～10cm，宽度为15cm～20cm，高度为32.15m。并且将让管上方不平行的两水冷壁管之间填满。

(2)运行调整上，在保证锅炉正常流化状况下，将原来的一次风量由24万～26万Nm3/h降到16万～18万Nm3/h，避免了矸石或较大颗粒的物料上升到稀相区以上，同时降低了炉内的物料量，将原来12kPa的床压调整到7kPa～9kPa，从而降低了循环物料对水冷壁的磨损程度。

(3)在入炉煤的管理上，每天进行入炉煤取样，对样煤进行颗粒度分析，保证粒度在0～8mm之间，避免大颗粒燃煤进入炉膛，导致磨损严重。

5 防磨后的运行效果

#1炉连续运行三个月后，停炉检查，发现原先磨损程度为2.8mm～4.7mm的四角区域，现在磨损较小，除了个别5.9mm左右以外，大部分管壁均为6.3mm以上(设计壁厚6.5mm)，总体防磨效果很好。

在取得良好成绩的同时，也出现了一些小的隐患。图4所示为炉膛前墙左角绕管上一米处第一根水冷壁磨损情况。画圈为明显的物料磨损槽，深度约为2mm，长度约50mm。痕迹从可塑料接合处往管壁斜划，然后自由落下。因此判断为，物料在紧贴着管壁与浇注料缝隙之间下降的过程中受到可塑料“锯齿”阻碍，改变运动方向，转向冲刷管壁，然后再自由下坠，对水冷壁管造成冲刷磨损。图5所示为图4中的可塑料“锯齿”，主要为施工工艺不良造成。每次可塑料施工完毕后，“锯齿”应列为重点检查对象，并设法打磨清除，保证物料垂直下落，减少对管壁的侧面冲刷。

6 结束语

CFB锅炉以其煤种适应性广、燃烧效率高、燃烧清洁等优点，近年来得到越来越广泛的使用，但其缺点是受热面易磨损。文章所述为新庄孜电厂两台440t/h循环流化床锅炉出现的水冷壁爆管问题以及解决实例的探讨。随着对流化床锅炉认识的加深和经验的进一步积累，水冷壁防磨处理技术有了较大提高。在今后的工作中，将进一步加强向全国流化床锅炉专家及同行学习，并及时交流和沟通，共同努力使流化床锅炉的防磨技术取得更好的发展和E提高。

[1] 李恒胜.循环流化床锅炉水冷壁磨损及防磨措施[J].科技信息，2009(18)：280.

[2] 哈尔滨锅炉股份有限公司.440t/h超高压再热CFB锅炉说明书[Z].2005.

[3] 张全胜.循环流化床锅炉防磨槽瓦鳍片综合防磨探讨[J].节能技术，2009(1)：27-30.

[责任编辑：吴明]

Application of CFB Boiler Water-Wall Anti-Wear Technology

CAIWan-feng

(XinzhuangziPowerPlantofHuainanMiningGroup,Huainan232072,China)

At present, CFB boiler still exists the problems of the severe wear of the vertical water-wall (and corner groove) heating surface and inadequate anti-wear measures, and the current single anti-wear technology is difficult to make the heating surface resist wear for more than 2 years. The paper analyses the water-wall tube burst reason on both sides of the CFB boiler water-wall corner groove and the application example of plastic refractory anti-wear technology in Xinzhuangzi Power Plant of Huainan Mining Group, while emphasizes the considerations of the anti-wear technology of corner groove.

CFB boiler tube burst; corner groove anti-wear; plastic refractory ″sawtooth″

2015-04-10

蔡万峰(1971-)，男，安徽淮南人，淮南矿业集团新庄孜电厂，工程师，研究方向为热能动力。 E-mail:hncaiwanfeng@163.com

TK223.3+1

A

1672-9706(2015)03- 0086- 04