循环流化床锅炉水冷壁磨损原因

锅炉受热面磨损一直是电厂普遍存在的严重问题，尤其是循环流化床锅炉的水冷壁磨损更为 突出，其磨损导致水冷壁泄漏是煤粉炉的5～6倍，直接危害主要表现在以下两个方面：①使管壁减薄。循环流化床锅炉每运行2～3个月，水冷壁就磨损1mm～2mm,*严重部位有3mm ～ 4mm,甚至出现泄漏。严重影响了机组的安全运行，增加了电厂临时性检修和大修工作量，给 电厂造成了很大的损失。②发生突发性爆管事故，造成紧急停炉抢修，不仅打乱了电厂的正常生产秩序，减少了发 电量，而且增加了工人的劳动强度和检修费用，直接影响电厂的经济效益。

为了提高循环流化床锅炉运行的安全性和经济性，减少机组的非停次数和泄漏事故的发生，减少运行维护费用,提高机组利用率。必须调查分析其原因，对磨损现状采取科学有效的防磨措施。

1 水冷壁磨损的主要原因

1.1煤粒颗粒造成水冷壁壁面磨损

循环流化床锅炉在燃烧室内有大量的床料和循环物料，延长了煤粒在炉膛内的停留 时间，这些颗粒在从炉底布风装置出来的具有足够的速度、强度和刚度的空气流作用下，在 内部**区向上运动，在外部环状区沿炉膛水冷壁向下回流，如图1所示。这些向下回流固 体粒子将直接冲击水冷壁管，造成水冷壁管快速冲刷磨损。另外由于煤燃烧时产生的大量灰 粉及烟气中含有大量的飞灰颗粒，在炉膛内部燃烧复杂动态过程中，猛烈撞击和高速冲刷水 冷壁管，使水冷壁壁面被磨损成不同形状的小平台，造成水冷壁壁厚磨损减薄。

1.2 因管束局部存在凹陷或凸起致使颗粒流动在此发生突变，进而对该部位造成 快速磨损如安装和检修过程中水冷壁管连接的焊口存在折口、错口或焊口表面未打磨平整光 滑，筋片 、安装时的临时焊件未割净，水冷壁鳍片有凹陷或凸起部位未焊补打磨光滑，耐火材料接缝 处有凹陷或凸起，管子上下间隙不均匀，容易塞住大颗粒灰渣形成台阶。这些因素造成灰料 下滑时改变方向，局部将发生涡流，不但对焊口、筋片造成快速磨损而且还对附近的水冷壁 造成严重冲刷磨损。浇注料质量或施工质量差导致浇注料脱落，使水冷壁管裸露，从而受到磨损。

1.3 入炉煤颗粒度大，粒径分布远远超过设计值

在锅炉添加启动床料时，忽视了对床料粒 径的控制，直接使用锅炉排渣作为启动床料。这些因素造成了炉内炉料流化困难。为了缓解 流化不畅的问题，增加了一次风量。一方面使炉膛上部粒径偏大，造成对水冷壁的磨损加剧 。磨损量与颗粒直径的平方成正比。当颗粒的速度和与水冷壁的冲击角一定时，颗粒度越大 磨损量越大。另一方面，增加了一次风量烟速就会增大。对于飞灰浓度一定的烟气，烟速增 大飞灰颗粒对水冷壁管壁的撞击力、冲刷力加大，磨损加剧。磨损量与烟气速度成n(n≥3) 次方的关系。

1.4 煤中的石块是加速磨损的根源

经过分析测试，物料中所含的石块的硬度是灰分硬度的 30～40倍，虽然石块数量所占的比例不足灰分的1/10，但石块所形成的恶果是灰分所不能及 的。经过对许多厂的考察得出了相同的结论，即去除原煤中的三块（石块、铁块、木块）， 特别是石块才是解决磨损问题的*有效的方法。

另外，炉膛密封不严造成烟气泄漏，运行时一次风风速和风量过大，播煤风、冷渣风过大，J阀风量和风压不合理，也是造成水冷壁磨损的原因。

2 水冷壁磨损的形式

由于燃烧室内各部位气固两相浓度、粒度、速度和方向等因素的不同，致使水冷壁磨损的类 别各异，大体可分为两大类：

2.1 冲蚀磨损

气流中夹带一定浓度的固体颗粒，以一定的速度对水冷壁进行冲击所造成的 磨损。此种磨损应被限定为颗粒冲击角度较大，或接近于垂直，水冷壁管面反复被颗粒冲击，产生塑性变形、疲劳与形变脱落，*终导致磨损量突升。

2.2 切削磨损

颗粒与水冷壁表面的冲击角度较小，甚至接**行，颗粒垂直于水冷壁表面 的分速度使它锲入水冷壁，而颗粒与水冷壁表面相切的分速度使它沿物体表面滑动，两个分 速度合成的效果对水冷壁表面材质挖槽与刨削。这实质上是一种磨料磨损。

实际上，水冷壁大部分经受的是切削磨损，在产生涡流的四角、焊缝接口、浇注料平台等部位，磨损形式还要复杂，其中兼有冲蚀、切削、疲劳磨损的综合过程。实践表明，炉膛内存 在凸起的部位磨损*为严重，若不采取防磨措施，连续运行1～2个月就会发生爆管事故。

3 水冷壁易发生磨损部位

意外的爆管会对电厂造成较大的损失，只有防患于未然才是*好的办法。经过多年的实践，多次的调研、分析，总结出了水冷壁易发生磨损的部位及几点能有效防止磨损的措施。

炉膛水冷壁磨损主要存在于以下部位：炉膛四个角落区域，炉膛下部卫燃带与水冷壁的过渡区域，不规则区域（如炉墙开孔处），炉膛出口侧墙，冷渣器回风口、给煤口，水冷壁鳍片 凸起或凹下去的部位，折口、错口、表面高低不一、不平整、不光滑的对接焊口。