关于降低超超临界锅炉磨损率\延长设备运行周期的分析

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【摘 要】本文对超超临界锅炉磨损的各种原因进行了分析，通过研究超超临界锅炉的磨损机理，在实践中分析锅炉的磨损问题，找到防磨减磨的有效途径，通过不断的总结经验，对常见的风帽、水冷壁对流烟道受热面等部件找到防磨减磨的有效措施，有效的降低泄漏事故的发生，提高超超临界锅炉安全运行的可靠性和运行周期。

【关键词】超超临界锅炉；磨损；防磨损；措施

中图分类号：G267 文献标识码：A 文章编号：

1金属件的磨损

1.1布风装置磨损

1.1.1原因分析

超超临界锅炉布风装置的磨损主要有二种情况：一是风帽的磨损，通常发生在循环物料回料口附近，主要原因是由于较高颗粒浓度的循环物料以平行于布风板的较大速度冲刷风帽造成的。二是风帽小孔的扩大，这类磨损将改变布风特性并且造成固体物料漏至风室。

1.1.2改进措施

a.改变风帽结构来延长风帽寿命，用钟罩式迷宫结构的风帽来代替蘑菇状风帽，能有效减少磨损,延长使用寿命。

b.在炉膛底部四周打一圈台阶，可使锅炉中沿墙面下流的固体物料转而流向布风板上面的空间，从而避免冲击炉底的布风板和周界的风帽。

1.2水冷壁管的磨损

1.2.1原因分析

超超临界锅炉水冷壁管的磨损主要发生在炉膛下部敷设的卫燃带和水冷壁管交界的区域。造成磨损的原因有以下二个方面：一是在这个过渡区域内，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，因此在局部产生了旋涡流；另一个原因是沿炉膛壁面下流的固体物料在这个交界区域发生流动方向的改变，对水冷壁管产生了冲刷。

1.2.2改进措施

a.采用金属表面热喷涂技术防磨。涂层的硬度高于基体的硬度，且涂层在高温下会生成致密、坚硬和化学稳定性更好的氧化层，提供更好的保护。

b.通过改变该区域的流体动力特性来达到水冷壁管防磨的目的。在水冷壁管过渡区域的一定位置加焊挡板或浇注料梁，用以阻挡固体物料向下流动，采用这种措施后水冷壁管的磨损大大减轻了。

c.另一种较常用的方法是改变水冷壁的几何形状，耐火材料结合简易弯管使卫燃带区域与上部水冷壁管保持平直，这样固体物料沿壁面平直下流时，撞击区下移至耐火材料部分，消除了边界处造成的旋涡效应从而保护传热管不受磨损。

d.炉膛下部壁面垂直段与渐缩段交界处、炉顶及炉膛出口等处，都是易发生磨损的部位，因此在设计时应在结构上给以考虑或加设防磨措施。

1.3省煤器的磨损

1.3.1原因分析

省煤器尾部的烟道中烟气是向下流动的，烟气中的颗粒受重力作用速度较大。高的颗粒浓度和颗粒速度，导致省煤器尾部的受热面磨损严重。

1.3.2改进措施

采用省煤器每级的第1、2排管的烟气迎风面装上护瓦，在贴炉墙处或弯头等易产生局部磨损部位装上护帘、护瓦等，从而减少受热面的磨损。

1.4管式空气预热器

1.4.1原因分析

在管式空气预热器中，烟气在管内纵向冲刷，因此飞灰粒子对管子的磨损较小，只在进口段管壁处磨损较严重。烟气在进入管前是平行流动的并且无旋涡。烟气进入管子后，在入口处气流会产生收缩，收缩处管壁附近就会出现负压旋流区，吸引烟气，所以收缩至最小截面后又会迅速扩张，经过一定距离后才完全恢复与管壁的平行流动。在烟气流扩张过程中，灰粒随烟气以一定的角度斜向冲击管壁，产生了冲击磨损，所以在烟气进口段(1～3) Dn (Dn为管子内径)的范围内会产生较严重的磨损，很容易磨穿管壁造成漏风，导致空气预热器低温腐蚀和堵灰，降低锅炉效率。

1.4.2改进措施

在进口处加装防磨管或加防磨环。特别需要注意的是应使用外接防磨管，防磨内套管是不可行的。因为在加装防磨内套管后，空气预热器进口段虽受到了保护，但防磨内套管出口处的烟气会突然扩张，产生旋涡区，使出口处的管壁局部磨损加剧。所以加装防磨内套管不但不能有效防磨，反而会加重磨损。

2耐火材料的磨损及破坏

超超临界长期运行在高温条件下(温度可达900～1 000℃)，且温度变化频繁，易造成循环热冲击，此外炉内有大量高速流动的高温固体物料，因此超超临界锅炉常使用大量的耐火材料进行保护。这些区域主要包括燃烧室、分离器、烟道和物料回送管路。因耐火材料破坏而造成的事故是仅次于受热面磨损的第二大事故原因。因此正确设计、选择及安装耐火材料对超超临界锅炉的安全运行至关重要。

2.1耐火材料破坏的主要原因

2.1.1温度循环波动和热冲击以及机械应力造成了耐火材料的裂缝和剥落。温度循环波动时，由于耐火材料骨料和粘合料的热膨胀系数不同，继而形成内应力破坏耐火材料，温度循环波动常常造成耐火材料内衬的大裂缝和剥落。温度快速变化产生的热冲击(如启动时)可使耐火材料内的应力超过抗拉强度而产生剥落。机械应力造成的耐火材料的破坏则主要是由于耐火材料与穿过耐火材料内衬处金属件热膨胀系数不同而造成，因此在设计时应考虑增加适当的膨胀空间来避免耐火材料的剥落。

2.1.2固体物料的冲刷造成了耐火材料的破坏。超超临界锅炉耐火材料的易磨损区域主要包括边角区、旋风分离器和固体物料回送管路等部分。耐火材料的磨损随冲击角的增大而增加，因此应尽量减少旋风分离器、烟道等的冲击角。

2.2各部位耐火材料的设计注意事项

主要采用超超临界锅炉膛和高温旋风分离器区域的耐火层主要采用水冷壁衬里，用短销钉将25～50 mm厚的致密耐火材料支撑在烟气侧的锅炉管件上。外侧(即非向火侧)则采用常规保温材料来保持温度。薄衬里比厚衬里更能经得起热冲击。为增加刚性和抗冲击性能,常在水冷壁衬里内增加纤维。一般说来薄衬里的厚度为150 mm,通常分为致密的工作层和保温层。使用分层衬里比使用厚衬里更为经济，也更易于维修。但是对于较高温度的外壳(温度范围为150～260℃的情况)，会因使厚衬里通常由2层或3层构成，总厚度为300～460 mm。最里面一层是致密的耐热工作表面，由耐磨砖、耐磨可塑料砌筑而成或由浇注料浇注而成，防止受热面受到高温高速运动的物料颗粒的磨损。打底保温材料可减少热损失，从而提高整台机组效率。

2.3炉膛耐火材料修复

炉膛部分采用厚衬里，由75～150 mm的致密抗磨损的浇注料或可塑料覆盖住相似厚度的保温材料构成。对于有缺陷的区域，可用磷酸盐黏合剂来修复。磷酸盐黏合剂体积稳定，抗磨特性好，且具有与现有材料结合力好的特点。修复的区域至少应使用2个销钉，暴露在高温区的可塑料衬里应使用陶瓷或铸造合金销钉。

2.4旋风分离器耐火材料修复

旋风分离器筒体和锥体都承受着相当恶劣的工作条件。对许多衬里来说，反复的热冲击和温度循环变化、磨损及挤压剥落是导致大面积损坏的原因。修复的方案是用耐火砖或耐火预制块来代替浇注的厚衬里，用磷酸黏结可塑料进行修复。分离器锥体所处的工作状况与其筒体大致相同，建议使用震动浇注来保证衬里具有足够的强度和耐磨性能，锥体部分建议使用膨胀系数低的浇注料。

2.5返料回路及返料机构耐火材料选择

热冲击、严重的磨损及温度循环变化是导致这部分经常损坏的原因。可采用厚的密实保温浇注料，但缺点是施工困难。最好在耐磨浇注料中适当添加不锈钢纤维丝，也可用保温砖或浇注料打底，上铺耐磨砖。

3 结论

超超临界锅炉的磨损问题不可避免，但是通过分析总结超超临界锅炉防磨损方面的经验，就可以找出一些防磨减磨的有效措施，通过学习和应用就能找到解决同类问题的方法，从而减少由于超超临界锅炉泄漏造成的事故，应从主动预防和被动预防两个方面来解决超超临界锅炉的磨损问题。主动预防是指从锅炉设计、制造、安装和运行的方面上降低降低粒子的浓度和烟气流动速度，和避免容易引起磨损的结构设计和运行状况；被动预防是通过指增加易磨损区域的耐磨性来延长锅炉的寿命，延长锅炉的运行周期，从而被动地解决其磨损问题。对于超超临界锅炉的磨损情况问题，通过分析磨损的原因并采有针对性的防磨措施，是可以有效的解决超超临界锅炉磨损的难题，从而提高超超临界锅炉运行的稳定性和安全运行周期。

参考文献 ：

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