浅谈降低锅炉受热面磨损与延长锅炉运行周期方法与实践

2019-12-20何成文孙小军

盐科学与化工 2019年12期

何成文,何龙，孙小军，章清

(内蒙古兰太钠业有限责任公司热动力厂，内蒙古阿拉善 750336)

1 前言

近几年，循环流化床锅炉燃烧的煤，多为低发热量、高灰分、低挥发分燃煤。劣质煤占锅炉燃烧总量的70%以上。燃煤质量下降导致锅炉水冷壁、省煤器、低温过热器磨损急剧增加,除尘器布袋破损严重，烟气粉尘不达标，导致烟气超标排放等。所以，有效提高锅炉及辅机系统连续稳定运行具有非常重要的现实意义。

2 降低锅炉整体受热面的磨损方法

2.1 降低锅炉水冷壁防磨方法

2005年内蒙古兰太钠业有限责任公司热动力厂(以下简称“分厂”)锅炉投用使用后锅炉使用周期一般在45 d左右，每次检修5 d，检修主要工作水冷壁堆焊，锅炉炉膛内密相区水冷壁磨损最为严重，磨损的主要原因是烟气中的颗粒物在下降过程中贴壁流对水冷壁磨损，导致锅炉使用周期降低，无法长周期运行，锅炉在运行45 d后就必须停炉补焊。(图1为锅炉水冷壁贴壁流磨损示意图，在水冷壁与可塑料交界处磨损最为厉害。图2为锅炉运行45 d锅炉密相区水冷壁磨损示意图，磨损量达到2 mm以上)。

图1 水冷壁贴壁流磨损示意图Fig.1 Schematic diagram of wall-to-wall flow wear of water cooled wall

图2 水冷壁磨损示意图Fig.2 Schematic diagram of water wall wear

2008年锅炉水冷壁加装可塑料防磨梁。可塑料防磨梁有效解决了水冷壁磨损，虽然可塑料防磨梁有效解决了水冷壁磨损，但是，因可塑料防磨梁遮盖水冷壁换热面积较多，导致锅炉水冷壁局部变形，影响锅炉负荷等问题也随之显现。造成可塑料防磨梁存在的问题的主要原因分析如下：

在制作可塑料防磨梁时没有专业设计厂家设计，只是按实践经验对其磨损位置浇筑可塑料防磨梁，分厂型号为UG-75/5.3-M14循环流化床锅炉炉膛内总高为23 m，制作了9道防磨梁，每道防磨梁长18 m、宽0.2 m，炉膛内防磨梁遮盖水冷壁换热面积(18×0.2×9=32.4 m2)占锅炉水冷壁总换热面积350 m2的9.25%。图3为锅炉炉膛内所有水冷壁是示意图，可塑料防磨梁遮盖水冷壁换热。图4为可塑料示意图，每个防磨梁宽200 mm。

图3 炉膛内可塑料防磨梁Fig.3 Plastic anti-wear beam in furnace

图4 炉膛内可塑料防磨梁Fig.4 Plastic anti-wear beam in furnace

可塑料防磨梁占用换热面积导致锅炉床温高，致使锅炉10 m位置水冷壁热喷涂层炭化比较严重。部分水冷壁因受热不均匀导致局部水冷壁变形。

以上问题是可塑料防磨梁安装使用6 a锅炉炉膛受热面产生的问题，为此分厂考虑，寻找不影响换热面积的防磨梁，2016年经过宁夏地区循环流化床锅炉使用厂家调研，一种金属防磨导流板在循环流化床锅炉使用效果良好，不影响换热面积、防磨效果良好，该技术还可以有效解决循环流化床锅炉烟道出口两侧水冷壁偏磨问题。图5中为锅炉烟道出口两侧水冷壁的金属防磨板安装示意图，安装此防磨板后，解决了烟道出口两侧水冷壁偏磨问题。图6为炉膛水冷壁金属防磨有效解决了水冷壁防磨的情下提高水冷壁的换热效果。

图5 烟道出口防偏模金属防磨板示意图Fig.5 Drawing of metal anti-abrasion plate for flue exit antibias die

图6 水冷壁金属防磨板示意图Fig.6 Schematic diagram of metal anti-wear plate for water wall

2.2 降低锅炉烟道受热管道防磨方法与应用

因分厂省煤器设计及锅炉煤质发生变化等因素，导致烟气经过省煤器流速较高、返料效果不好烟气粉尘颗粒大等因素，导致省煤器磨损爆管故障频繁发生。具体统计分厂两台锅炉在2005年至2015年十年间两台锅炉共计更换省煤器3套，更换维修费用800万元左右，影响生产120 d。两台锅炉省煤器爆管导锅炉非停次数增多。多年非停次数达到12次。分厂生产无法连续稳定运行。

省煤器磨损爆管问题成为分厂正常运行最大瓶颈，经过与锅炉厂家沟通出具了省煤器改造方案，因省煤器安装位置受限、在保证换热面积不变的情况下将省煤器改造为光管省煤器，改造后光管省煤器并没有完全解决省煤器磨损，使用周期并无明显增长，但光管省煤器积灰较为严重，锅炉使用一个月后省煤器积灰逐步增多，导致带负荷能力逐步下降。

分厂经过调研与研究，计划在省煤器主动防磨下功夫，利用防磨热喷涂加强省煤器主动防磨，降低烟气对省煤器的磨损，就是利用更换省煤器前，在省煤器没有安装前对省煤器前三排易磨损位置进喷砂及热喷涂，经过试验与使用防磨热喷涂层能够有效解决烟气对省煤器的磨损，但喷涂层只能够维持9个月左右，省煤器使用周期由30个月延长至39个月，但省煤器安装后因省煤器管排间距等问题热喷涂无法再次实施。

这样省煤器主动防磨的难题又摆到面前，将省煤器拆除后在进行热喷涂，费用较高，检修周期长，影响生产较为严重，给分厂完成生产任务带来不小的影响。寻找能够在线进行省煤器喷涂的技术是解决省煤器磨损的唯一方法。经过对周边电厂了解与询问，一种耐磨陶瓷喷涂应用在烟道受热面应用较多，该技术使用温度范围130 ℃～800 ℃。符合省煤器500 ℃～600 ℃运行温度，同时该技术施工简单，施工周期短、能够在线对省煤器进行防磨喷涂等特点符合使用要求。2015年热动力厂开始试用使用至今，分厂两台锅炉省煤器能够稳定运行，未发生一起因省煤器故磨损爆管导致省煤器停炉事件。

3 降低除尘器布袋破损率及对延长锅炉使用周期的意义

2012年为满足环保要求，对分厂两台锅炉电除尘器进行改造，将2、3电厂阴极线阳极板进行拆除，改造为布袋除尘器，改造后烟气粉尘降至30 mg/m3，改造后使用一年效果良好，但布袋使用一年后，布袋破损率逐步增大，导致烟尘逐渐增大，当烟尘增大到国家排放标准的上限时，就必须停炉进行更换破损布袋，因此分厂能够连续稳定运行，延长布袋使用周期尤为重要，经过对拆除的破损布袋的观察与研究，布袋破损位置为袋口、袋底、袋底侧面等部位，分析出该三处位置易破损的原因是压缩空气喷吹在这三处喷吹力度较大导致这三处破损率较高，因此将除尘布袋袋口四周、布袋底部四周及布袋底部进行工艺改进，在布袋易破损的位置进行加厚处理，袋口袋底侧部由原设计1层增加至2层，长度为30 cm、袋底由原设计2层增加至3层，提高布袋使用周期。