山东博肯能源科技有限公司
循环流化床锅炉水冷壁管磨损原因及预防措施分析
1、前言
合肥天源热电有限公司是合肥热电集团有限公司的子公司，位于合肥高新技术产业开发区，是一家专业从事城市热电联产集中供热的企业。主要向高新开发区及合肥市西热区企事业单位、工业、民用热用户集中供热。
2、锅炉概况
合肥天源热电有限公司3＃、4＃循环流化床锅炉(YG-75/3.82-M1)是由济南锅炉集团有限公司制造生产的中温、中压锅炉，采用旋风分离器组成循环燃烧系统，炉膛为膜式水冷壁结构，过热器分高、低二级过热器，中间设喷水减温器，尾部设三级省煤器和一、二次风预热器。
本公司两台循环流化床锅炉返料系统锅炉厂进行了重新设计，4＃锅炉旋风分离器效率较3＃锅炉高，正常运行中，3＃锅炉炉膛差压在0.3kPa左右，4＃锅炉炉膛差压在0.8kPa左右，最高时达1.4kPa。两台锅炉投运一年多，炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域对接焊缝处(标高9360mm)出现泄漏，其中，3＃锅炉出现一次，4＃锅炉出现三次，造成被迫停炉检修，进行水冷壁管更换，影响正常生产，直接和间接经济损失都很大。
3、水冷壁管磨损机理
锅炉水冷壁管的磨损主要集中在三个区域：炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损；炉膛四周角落区域管壁的磨损；不规则区域管壁的磨损。
3.1、炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损原因：一是沿炉膛内壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变，因而对水冷壁管产生冲刷，对水冷壁管产生磨损；另一个原因是在过渡区域内由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反，在局部产生涡旋流，对水冷壁管产生磨损。
3.2、炉膛四周角落区域管壁的磨损原因是角落区域内壁面向下流动的固体物料密度比较高，同时流动状态也受到破坏。
3.3、不规则区域管壁(如温度计、差压计等处穿墙管等)的磨损原因主要是不规则管壁对局部的流动特性造成较大的扰动。
4、锅炉水冷壁管磨损、泄漏原因分析
锅炉水冷壁管出现泄漏，停炉后，对锅炉卫燃带处筑炉部位、喷涂区域及锅炉运行记录进行了检查、分析。通过比较发现4＃锅炉磨损情况较3＃锅炉严重，磨损部位比3＃锅炉多，并且存在一根水冷壁管出现泄漏后，将邻近的水冷壁管吹坏。联系济南锅炉厂相关部门，并查阅相关资料，分析认为造成卫燃带处水冷壁管磨损、泄漏主要原因有如下几点：
4.1、锅炉卫燃带处应注意避免出现“凸台”，包括水冷壁管对接焊缝打磨不平形成的“凸台”及卫燃带水冷壁管浇注料形成的“凸台”。
如果出现“凸台”，使得下降灰流与水冷壁管形成了冲击角，不仅加剧对接部位的焊口和鳍片的磨损，而且还对邻近管子造成严重磨损。这是由于炉内循环物料沿水冷壁向下流过凸台时改变方向，直接冲刷水冷壁管子的某个部位，造成该处水冷壁快速冲刷磨损，尤其是水冷壁管与浇注料接触的两侧。
4.2、锅炉卫燃带水冷壁管火焰喷涂防磨区域出现局部材质掉落现象，致使水冷壁管产生了切割效应，加剧了管壁磨损，如图1-1所示：
4.3、锅炉运行中的烟气流速是影响锅炉水冷壁管磨损最主要的因素。研究表明，锅炉水冷壁管磨损量与烟气流速的3次方成正比关系。在锅炉实际运行过程中，锅炉运行人员担心流化不良，为了提高锅炉运行保险系数，常以较大风量运行，造成烟气流速过快，严重加剧锅炉的磨损，同时增加厂用电量--中国供热信息网。
5、锅炉水冷壁管泄漏预防措施
5.1、为了避免卫燃带水冷壁管对接焊缝打磨不平形成的“凸台”及卫燃带水冷壁管浇注料形成的“凸台”。应加强锅炉安装及筑炉施工过程中的检查、验收工作，保证施工工程质量。
也可以对水冷壁管处浇注料炉墙改进性，将此处水冷壁管结合处下方悬空，不进行浇注，让下落的灰直接撞击浇注料。
同时，卫燃带水冷壁管对接焊缝设计时可考虑进行上移或下移，以避免在焊缝处形成的“凸台”，造成水冷壁管磨损。
5.2、定期对卫燃带水冷壁管进行超音速电弧喷涂。超音速电弧喷涂是目前国际上比较先进的喷涂施工方法，比普通电弧喷涂和火焰喷涂较理想，以电弧为热源，将熔化的耐磨合金丝材用高速气流雾化，并以高速喷到工件表面形成涂层的一种工艺。可以延缓磨损来延长锅炉运行周期，是一种技术经济性比较好的方法。为了保证超音速电弧喷涂的质量，应做好施工技术与管理、验收检测等过程中存在的一些技术问题。
5.3、锅炉运行调整
5.3.1严格控制适宜的入炉风量，一次风在保证正常流化的情况下，合理调整一、二次风配比，一次风比例占50～60%，二次风比例占40～50%，降低烟气流速，减少水冷壁管的磨损。
5.3.2控制合适的炉膛差压、料层差压。料层差压偏高，流化风量增大，增加了锅炉水冷壁管的磨损和电耗。炉膛差压偏高，锅炉炉膛内灰浓度增大，增加了锅炉水冷壁管的磨损。
5.3.3应特别注意燃料特性对磨损的影响，严格控制入炉煤的煤质和粒度。流化床锅炉的燃料适应性广，可以燃用劣质煤，但是燃用优质煤，流化床锅炉的优势更加明显，排渣热损失小，电耗低，锅炉效率高，水冷壁磨损减小。严格控制入炉煤粒度，尽量避免燃用高磨损的燃煤和煤中配比的控制，入炉煤粒度最大不应超过13mm。
5.4、如何尽早发现锅炉水冷壁管出现泄漏
由于循环流化床锅炉燃烧特性，决定了锅炉磨损存在的必然性，在采取措施减少、延缓水冷壁管磨损的同时，如何及时发现已出现泄漏的水冷壁管，避免更大范围的泄漏，结合锅炉运行情况，提出以下几点：
5.4.1锅炉给水流量与锅炉主蒸汽流量差值异常变大时，应及时对给水流量、蒸汽流量表计进行校验，确认流量表计显示的正确性。若表计无异常，此现象可作为判断水冷壁管出现泄漏最直接、简单依据之一。
5.4.2锅炉运行中，应注意观察卫燃带附近炉墙是否潮湿、是否有泄漏声等来判断水冷壁管是否出现泄漏。
5.4.3如果锅炉燃用煤质相对稳定，可通过锅炉机组其他表计，如蒸汽、给水压力、引风机电流、排烟温度、返料器温度表计的变化，来判断水冷壁管是否出现泄漏。
6、小结
由于循环流化床锅炉特性决定了受热面必然存在磨损，而锅炉水冷壁管磨损是锅炉受热面磨损最严重的部位之一，随着锅炉运行时间加长，锅炉水冷壁管磨损问题越突出。我们要采取措施尽可能减少和避免磨损，延缓锅炉运行周期，减少非计划停炉次数。如何在锅炉安全与经济运行之间选择最佳运行工况，有待于在今后的锅炉运行过程中，不断进行分析，总结经验，提高锅炉水冷壁管磨损控制和预防水平，实现锅炉安全、经济运行。