1、“抗渦流護(hù)瓦總成”在循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管上的防磨應(yīng)用王來祥1，錢明煜2(1.遼陽大祥防磨器材有限責(zé)任公司，遼寧遼陽111200；2.浙江山鷹集團(tuán)熱電公司 ，浙江310015)1循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損機(jī)理    爐膛內(nèi)，在一次風(fēng)、二次風(fēng)的作用下，煙氣伴隨著固體顆粒沖向爐頂后，固體顆粒沿水冷壁 管向下回流(自由落體運(yùn)動(dòng))，使水冷壁管正常磨損。但是，如果回流物碰到凸臺(tái)而突然改變 方各，即形成旋風(fēng)狀渦流時(shí)，對(duì)水冷壁管就造成不正常的磨損，嚴(yán)重的23個(gè)月，就可能磨 穿水冷壁管。    大大小小的凸臺(tái)，是造成水冷壁管渦流磨損的主要原因。凸臺(tái)產(chǎn)

2、生的原因：一是水冷壁表面 缺陷或焊接處缺陷形成小凸臺(tái)。二是水冷壁管焊接處打磨不好形成小凸臺(tái)。三是水冷壁管衛(wèi) 燃帶澆注料形成的凸臺(tái)，這個(gè)凸臺(tái)，由于澆注料材料本身強(qiáng)度不同，各鍋爐廠生產(chǎn)的CFB鍋 爐的結(jié)構(gòu)形式不同，以及施工單位工藝不同，凸臺(tái)的大小也不一樣，一般為40100mm。總結(jié)用戶的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)凸臺(tái)無法消除。而且凸臺(tái)的大小，對(duì)凸臺(tái)上緣水冷壁管軸向磨損 長(zhǎng)度即磨損段有線性關(guān)系，凸臺(tái)厚度大，水冷壁管磨損段也增高。據(jù)錦西二熱電的技術(shù)人員介紹，該廠使用濟(jì)南鍋爐廠早期產(chǎn)品，75t/h循環(huán)流化床，凸臺(tái)為40mm。水冷壁管磨損段為凸臺(tái)上緣150mm段。但是，有的廠家磨損段為凸臺(tái)上緣1000mm段，對(duì)應(yīng)的凸

3、臺(tái)厚度為80mm。有的廠家凸臺(tái)厚度為100mm，而磨損段卻高達(dá)3000mm，這是因?yàn)檠h(huán)倍率高造成的。一般情況下，循環(huán)倍率越高，磨損段越高。    水冷壁管的徑向磨損的規(guī)律是最大磨損部位在弦頂，而弦底兩側(cè)磨損較輕。2現(xiàn)行的防磨措施    鐵鋁瓷護(hù)瓦耐磨壽命長(zhǎng)，但本身形成凸臺(tái)，安裝護(hù)瓦的部位防止了磨損，沒安裝護(hù)瓦的部位 ，由于護(hù)瓦本身的凸臺(tái)又造成渦流磨損，使磨損上移。所以護(hù)瓦不能單獨(dú)用在水冷壁管的防 磨上。    水冷壁管的防磨措施目前國(guó)內(nèi)外使用的是在水冷壁管上噴涂耐磨合金。近年來，無錫、杭州 鍋爐廠采用超

4、音速噴涂方法，在正常情況下水冷壁管的壽命可達(dá)一年。實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，用 戶買到鍋爐后，還要繼續(xù)進(jìn)行噴涂。最頭痛的事，仍然是防磨問題，特別是以煤矸石作燃料 的用戶用噴涂的方法，壽命短到幾個(gè)月，三年大修期要噴涂多次。另外，噴涂0.60.8mm合 金層，也形成凸臺(tái)，并且由于碳鋼管表面正常磨損速率比噴涂層大，會(huì)使凸臺(tái)迅速增大，還 會(huì)使渦流磨損上移。因此，噴涂方案實(shí)際上是不可行的。    芬蘭奧斯龍公司循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管的防磨方案，較成功的亦是熱噴涂技術(shù)，但也存在 著壽命短和小凸臺(tái)的問題。有人提出了“反沖擊設(shè)計(jì)”，臺(tái)灣、大陸鍋爐生產(chǎn)廠也仿效了此 方案，然而效果不佳，有的仍

5、然存在著嚴(yán)重的磨損。所以目前國(guó)內(nèi)外水冷壁管防磨仍屬疑難 問題。3“抗渦流護(hù)瓦總成”    遼陽大祥防磨器材有限責(zé)任公司推出了水冷壁管防磨的新產(chǎn)品“抗渦流護(hù)瓦總成”，產(chǎn) 品 結(jié)構(gòu)如圖1所示。一段600mm長(zhǎng)的鍋爐管，中間400mm長(zhǎng)制成復(fù)合管，即里層4mm為20號(hào)鋼鍋爐 管，外面4mm為耐磨合金層。水冷壁管上接端1、水冷壁管下接端4與耐磨合金層2外徑尺寸完 全一致，并在水冷壁管上接端1與耐磨合金層2交界處制成20×1mm的反凸臺(tái)。對(duì)于水冷壁管 磨損段300mm以下的鍋爐，把衛(wèi)燃帶澆注料上緣易磨損的600mm段切下，焊上抗渦流護(hù)瓦總成 。讓凸臺(tái)造成的渦流磨損

6、發(fā)生在400mm段的耐磨層上，簡(jiǎn)易安裝方案見圖2。    由于耐磨層是特殊的高溫耐磨合金制成的，可在不維修的情況下，保證3年的使用壽命，正 好維持鍋爐的一個(gè)大修期。    依據(jù)磨損機(jī)理，在消除熱噴涂層“小凸臺(tái)”，鐵鋁瓷護(hù)瓦凸臺(tái)，減小澆注料凸臺(tái)的前提下， 讓渦流磨損發(fā)生在指定的耐磨段上。并且，考慮20號(hào)碳鋼管與耐磨段磨損量不一致，形成新 凸臺(tái)，而設(shè)計(jì)了一個(gè)“反凸臺(tái)”。保證一個(gè)大修期不維修。這就是“抗渦流護(hù)瓦總成”的基 本原理。    新產(chǎn)品問世后，有浙江山鷹集團(tuán)熱電公司、錦西二熱電廠、明水熱電廠等用戶首批使

7、用，連 續(xù)運(yùn)行時(shí)間已達(dá)7200小時(shí)，“抗渦流護(hù)瓦總成”的耐磨段，目測(cè)不見磨損。按此計(jì)算，在3 年大修期內(nèi)無須進(jìn)行任何維護(hù)。不足的是耐磨段上有少許的微觀裂縫，雖然不能脫落而影響 防磨，但會(huì)造成用戶擔(dān)心。為此，可改變材質(zhì)，采用降低耐磨段過高的耐磨性能而增加韌性 的辦法消除微觀裂縫。耐磨段與水冷壁焊接性能良好，在鍋爐制造時(shí)不影響自動(dòng)焊接工藝的 實(shí)施。經(jīng)過長(zhǎng)期使用沒發(fā)現(xiàn)因?yàn)榕蛎浵禂?shù)不同而造成應(yīng)力破壞。因此可以證明“抗渦流護(hù)瓦 總成”的防磨方案是成功的。    從成本上進(jìn)行分析，提出“時(shí)價(jià)比”的概念，即工作時(shí)間與價(jià)格之比。其值越大，越經(jīng)濟(jì)。 據(jù)采用噴涂防磨方案的單位介紹，濟(jì)

8、南75t/h循環(huán)流化床鍋爐凸臺(tái)厚度40mm時(shí)，水冷壁管磨 損高度為150mm，為保證使用可靠，水冷壁管噴涂高度為300mm，噴涂?jī)r(jià)格5000元/m2，300 mm高的水冷壁管的噴涂?jī)r(jià)格為140元，使用壽命按1年計(jì)算，其“時(shí)價(jià)比”為0.0071。“抗渦 流護(hù)瓦總成”400mm長(zhǎng)耐磨段，450元/根；300mm長(zhǎng)耐磨段，337元/根，使用壽命3年，其“ 時(shí)價(jià)比”為0.0089。可見“抗渦流護(hù)瓦總成”比噴涂要經(jīng)濟(jì)得多。    對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐在出廠前完全可以使用“抗渦流護(hù)瓦總成”進(jìn)行防磨，在設(shè)計(jì)上，可完 全符合鍋爐制造標(biāo)準(zhǔn)的要求，在工藝上不影響自動(dòng)焊接的實(shí)施，在成本上

9、與目前鍋爐制造廠 使用的熱噴涂技術(shù)相當(dāng)。所以不會(huì)增加新鍋爐的制造成本。如果采用本防磨方案，用戶會(huì)放 心的選購(gòu)，會(huì)使鍋爐廠占有更廣大的市場(chǎng)，使效益猛增。4“抗渦流護(hù)瓦總成”的安裝方案    由于國(guó)內(nèi)30多家鍋爐廠生產(chǎn)的CFB鍋爐的結(jié)構(gòu)形式不盡一致，其循環(huán)倍率、氣固相分離方式 、受熱面防磨措施、澆注料材質(zhì)及凸臺(tái)厚度的差異，使得水冷壁管磨損段高度有很大差異。 因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的“抗渦流護(hù)瓦總成”耐磨段為300mm長(zhǎng)，是在凸臺(tái)厚度為400mm、水冷壁管通常 磨 損高度為150200mm而設(shè)計(jì)的。水冷壁管磨損高度超過300mm的鍋爐，只安裝“抗渦流護(hù)瓦 總成”是不能解決問題的，應(yīng)配

10、合鐵鋁瓷護(hù)瓦和導(dǎo)角護(hù)瓦進(jìn)行安裝。因而，用戶在選用“抗 渦流護(hù)瓦總成”進(jìn)行防磨時(shí)，必須提供凸臺(tái)大小、循環(huán)倍率、防磨前水冷壁管磨損高度，由 大祥公司提供安裝方案。對(duì)于磨損段很高的鍋爐，安裝的要點(diǎn)是把“抗渦流護(hù)瓦總成”置于 水冷壁管正常磨損部位。    一般來說，澆注料凸臺(tái)厚度80mm左右，水冷壁管磨損高度400mm以上，應(yīng)參照?qǐng)D3進(jìn)行。    浙江山鷹集團(tuán)熱電公司按圖3進(jìn)行安裝，圖3增加了一個(gè)導(dǎo)角護(hù)瓦，高度250mm，耐磨段相當(dāng) 于650mm長(zhǎng)。導(dǎo)角15°，造成很小的渦流，凸臺(tái)處的渦流也用導(dǎo)角辦法減小，因而渦流磨 損下移到耐磨段

11、上，就不會(huì)發(fā)生兩根水冷壁管在碳鋼段上出現(xiàn)磨損，即原設(shè)計(jì)耐磨段高度是 滿足要求的。    澆注料凸臺(tái)厚度大于120mm，水冷壁管磨損段2000mm以上，應(yīng)參照?qǐng)D4進(jìn)行。  圖4采用了上導(dǎo)角護(hù)瓦和下導(dǎo)角護(hù)瓦，中間安裝了相當(dāng)數(shù)量的鐵鋁瓷護(hù)瓦，正好把通常磨 損的2000mm的部位蓋住，由于多次消除凸臺(tái)，能使磨損部位下移。導(dǎo)角護(hù)瓦和鐵鋁瓷護(hù)瓦都 能保證3年壽命，而且更換方便。鐵鋁瓷護(hù)瓦、導(dǎo)角護(hù)瓦內(nèi)襯NT1傳熱密結(jié)物，罩在水冷壁管 上后，焊在鰭片上。采用A402焊條，多點(diǎn)焊接，再焊牢，由于長(zhǎng)度小，膨脹系數(shù)差可忽略， 不會(huì)造成應(yīng)力破壞。5施工實(shí)例  

12、;  某造紙廠有一臺(tái)開封鍋爐廠產(chǎn)8t/h循環(huán)流化床鍋爐，鍋爐管磨損部位在衛(wèi)燃帶澆注料凸臺(tái)上 緣1000mm段水冷壁管共62根。其防磨設(shè)計(jì)如下：        a.將衛(wèi)燃帶澆注料凸臺(tái)上緣700mm-1300mm段的水冷壁管切下，焊上600mm長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)型的“ 抗渦流護(hù)瓦總成”，把上接端焊口處用角磨機(jī)磨掉焊接小凸臺(tái)，使其表面光滑。        b.將120mm長(zhǎng)的上導(dǎo)角護(hù)瓦用A402焊條焊在水冷壁管鰭片上，使其導(dǎo)角壓上耐磨段300mm( 見圖4)。在導(dǎo)角護(hù)瓦下面的水冷壁管上焊上四塊120mm長(zhǎng)鐵鋁瓷護(hù)瓦后，再接著焊上200mm長(zhǎng) 的下導(dǎo)角護(hù)瓦。上導(dǎo)角護(hù)瓦、鐵鋁瓷護(hù)瓦、下導(dǎo)角護(hù)瓦與水冷壁管間均填充NT1密結(jié)物。        c.在下導(dǎo)角護(hù)瓦以下施工所需高度的澆注料。    按此施工，理論防磨段高度為1170mm，原磨損高度為1000mm，抗渦流護(hù)瓦總成位于水冷壁管 正常磨損部位。上導(dǎo)角護(hù)瓦形成的渦流磨損發(fā)生在抗渦流護(hù)瓦總成耐磨層下200mm段，