發(fā)電廠燃煤鍋爐防磨技術(shù)解析

從金屬磨損的機(jī)理入手，采用主動(dòng)防磨和被動(dòng)防磨2種策略，對(duì)鍋爐本體、輔機(jī)、輔助系統(tǒng)防磨技術(shù)進(jìn)行了分析。

長(zhǎng)期以來(lái)，沖蝕磨損一直嚴(yán)重制約著燃煤電廠的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。磨煤機(jī)出口、排粉機(jī)機(jī)殼、葉輪、粗（細(xì)）粉分離器、煤粉管道，以及煙道、輸灰、輸渣、輸灰漿管道等部位，由于受到高速流動(dòng)的煤粉或飛灰的沖刷剝離、摩擦、縮短了系統(tǒng)的使用壽命。而鍋爐本體受熱面中的“四管”―水冷壁管、省煤器管及過(guò)熱器管、空預(yù)器管等，則由于受到煙氣中飛灰的沖刷、高溫氧化和含硫氣體的高溫腐蝕，經(jīng)常出現(xiàn)管道泄漏及爆管事故。為此，人們一直在不斷地探索各種耐磨防磨技術(shù)。以期找到可靠及有效的方法和技術(shù)解決這一難題。 
　　金屬磨損的機(jī)理 
　　金屬磨損可分為兩類：一類是金屬表面在固體顆粒的沖刷下，金屬部件的逐漸失重。另一類是金屬表面形成一層氧化膜，膜的硬度很高，但較脆；在物料顆粒的沖刷下，氧化膜出現(xiàn)極小微塊的剝落，在剝掉的金屬表面上再形成新的氧化膜層，磨損就在這一過(guò)程中進(jìn)行。 
　　相關(guān)試驗(yàn)證明，金屬壁面的磨損速率與沖刷粒子的速度成3～3.5次方的關(guān)系，與灰顆粒直徑成平方的關(guān)系。這揭示了金屬磨損與流動(dòng)粒子大小及其速度密切相關(guān)：一定流速下，粒子粒徑越大磨損越嚴(yán)重；一定粒徑下，流速愈高，磨損越嚴(yán)重，而且流速稍增加一些，磨損率卻提高很多。 
　　磨損的分類與對(duì)策 
　　由物理常識(shí)可知，只要有物流存在，物與物之間就要發(fā)生摩擦，只是摩擦力大小不同而已，因此在燃煤發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生金屬磨損是難以避免的。實(shí)際生產(chǎn)中如何能有效地減緩磨損以及將磨損所造成的影響降至最小，才是我們最關(guān)注的問(wèn)題。 
　　煤倉(cāng)，由于受到流動(dòng)煤粉或煤粒的沖刷，盡管速度不是很快， 日久也會(huì)將煤倉(cāng)壁磨漏；灰漿泵房輸灰管線，尤其是變徑管及彎頭由于灰漿中渣粒子的不斷沖刷而將管道磨穿；氣力輸灰、輸渣系統(tǒng)中的管道、閥門等均因不可避免的粒子流動(dòng)造成磨損，爐本體內(nèi)因煙氣流動(dòng)使得煙氣中飛灰不斷沖刷“四管”外壁，再加上爐內(nèi)高溫區(qū)域的氧化，使飛灰所經(jīng)之處無(wú)不成為磨損的對(duì)象。 
　　將上述情況中一定發(fā)生的磨損因素稱為不可抗拒磨損源。對(duì)不可抗拒磨損我們應(yīng)采用被動(dòng)防磨策略。即用某種耐磨材料通過(guò)一定施工工藝將欲保護(hù)管壁隔離開，用耐磨材料的消耗來(lái)代替被保護(hù)的管壁的磨損，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備持續(xù)安全運(yùn)行、延長(zhǎng)檢修間隔，降低檢修費(fèi)用的目的。 
　　生產(chǎn)實(shí)際情況中，我們還存在另一種磨損因素，該種因素因廠因爐而異，即人為的磨損因素，稱為可防范磨損源。對(duì)可防范磨損我們應(yīng)采用主動(dòng)防磨策略，用磨損機(jī)理去指導(dǎo)設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行與檢修工作，用控制磨損為準(zhǔn)則指導(dǎo)正確運(yùn)行操作，實(shí)現(xiàn)規(guī)避磨損，降低磨損，不增加費(fèi)用而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的連續(xù)安全運(yùn)行。 
　　防磨技術(shù)應(yīng)用解析 
　　一、主動(dòng)防磨措施應(yīng)用 
　　鍋爐島結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)盡可能做到優(yōu)化與合理，如鍋爐本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保證不出現(xiàn)煙氣短路，受熱面布置應(yīng)在保證換熱效果好的前提下優(yōu)先考慮飛灰沖刷因素，將煙氣流速設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)合理范圍內(nèi)。對(duì)流受熱面煙氣流速高，換熱效果好，制造成本低，但磨損加劇，反之換熱效果差，制造成本高，磨損輕，因此磨損與熱效率是一對(duì)矛盾，這就要求設(shè)計(jì)院專家從理論與實(shí)踐出發(fā)，選擇合理煙氣流速，達(dá)到一個(gè)最佳平衡點(diǎn)。另一方面，生產(chǎn)使用單位在運(yùn)行中對(duì)風(fēng)壓與煙壓的控制應(yīng)合理，如風(fēng)機(jī)配合問(wèn)題，負(fù)壓爐應(yīng)使負(fù)壓最小為佳，正壓爐應(yīng)使煙壓微正壓為佳。煙壓正、負(fù)波動(dòng)過(guò)大或過(guò)偏均會(huì)加劇磨損的發(fā)生?？傊?，運(yùn)行人員應(yīng)通過(guò)科學(xué)操作、精心調(diào)整，使鍋爐在不同負(fù)荷下均能保證爐膛出口煙壓接近設(shè)計(jì)值。 
　　易發(fā)生磨損的輸料管道，在管道膨脹的前提下，盡可能少設(shè)計(jì)彎頭、變徑管；在保證使用功能前提下，盡可能少裝不必要的閥門，減少管路內(nèi)壁和閥門的磨損。運(yùn)行方面，考慮到任何物料的設(shè)計(jì)流速均有一定備用系數(shù)，運(yùn)行人員可用最小流速（以滿足工藝條件為前提）控制物料的輸送。 
　　在安裝及檢修過(guò)程中，質(zhì)檢人員應(yīng)嚴(yán)格要求按設(shè)計(jì)圖施工，尤其在搶修過(guò)程中，不能因?yàn)闀r(shí)間緊而忽視安裝與檢修工藝質(zhì)量；堅(jiān)決杜絕形成煙氣走廊。因?yàn)橐坏╁仩t內(nèi)部在煙氣流經(jīng)途中發(fā)生飛灰短路，將使局部飛灰流速劇增，造成局部磨損加劇。 
　　二、被動(dòng)防磨措施應(yīng)用 
　　被動(dòng)防磨方法較多，而且不同部位相應(yīng)方法不同。隨著新材料新工藝的發(fā)展，防磨方法不斷推陳出新。有非金屬與金屬之分： 
　　a.非金屬材料有：鑄石管與石板，陶瓷管與陶瓷板，高分子塑料板，耐火耐磨磚，耐火耐磨澆注料。 
　　b.金屬防磨材料有：普通鋼材厚壁管，耐磨鋼管與鋼板，防磨抓釘，防磨角鐵、板、瓦（弧形板），耐磨合金絲或粉料，球型彎頭，含耐磨合金的鑄鐵。 
　　對(duì)于給煤系統(tǒng)，原煤倉(cāng)適合采用鑄石板作內(nèi)襯或采用高分子塑料板作內(nèi)村，推薦使用高分子塑料板。因?yàn)殍T石板較厚，運(yùn)行中易脫落，荷重大；高分子塑料板較薄，運(yùn)行中不易脫落，荷重輕，造價(jià)略高些。對(duì)于制粉系統(tǒng)的磨煤機(jī)出口、排粉機(jī)機(jī)殼，可考慮采取局部金屬噴涂的方式，粗（細(xì)）粉分離器既可用耐磨合金噴涂?jī)?nèi)壁，出口襯陶瓷材料，若管徑允許，可采用陶瓷復(fù)合管制作粗（細(xì)）耪分離器殼體。對(duì)于煤粉管道宜采用厚壁管或陶瓷復(fù)合管。 
　　對(duì)于灰渣系統(tǒng)，水力除灰系統(tǒng)中，灰渣溝一般可采用鑄石板作內(nèi)襯，造價(jià)較低；對(duì)于室內(nèi)灰渣溝也可考慮采用高分子塑料板作內(nèi)襯；直接接觸高溫灰渣溝段，可局部采用耐磨材料澆注燒結(jié)成形砌筑溝壁。輸灰渣漿管道可采用復(fù)合鑄石管（加筋最佳），或陶瓷復(fù)臺(tái)管。一般來(lái)說(shuō)鑄石制品選擇，以輝綠巖最佳，玄武巖其次，輝綠巖各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于玄武巖，而且理化性能優(yōu)的鑄石制品往往內(nèi)加鋼筋網(wǎng)。直管線，尤其在室外直埋的灰渣管線以采用鑄石管最優(yōu)，室內(nèi)管線及室內(nèi)、外彎頭處采用陶瓷復(fù)合管為優(yōu)。除干灰系統(tǒng)中，灰、渣倉(cāng)庫(kù)內(nèi)襯可用鑄石板，輸干灰渣的管路均可采用陶瓷復(fù)合管或直管采用陶瓷復(fù)合管而彎頭采用球形耐磨彎頭或者在灰渣流速設(shè)計(jì)值較低情況下，直管段采用碳鋼厚壁管，彎頭采用球形耐磨彎頭也較好。 
　　鍋爐本體，水冷壁（爐膛部分）密相區(qū)或衛(wèi)燃帶區(qū)域、孔門處可澆注耐火耐磨澆注料，或采取耐磨合金噴涂辦法。對(duì)于折焰角處可采用耐磨澆注料或金屬噴涂方法，屏式過(guò)熱器可局部采用防磨瓦、防磨板（金屬）或金屬噴涂方式，也可采用耐火耐磨澆注料方式。頂棚或轉(zhuǎn)向煙室煙氣沖劇處，側(cè)包墻過(guò)熱器可用防磨金屬弧形板，耐磨角鋼，金屬熱噴涂等方式。在不影響傳熱前提下，也可采用耐火耐磨澆注料覆蓋。對(duì)于尾部豎井中受熱面，包括低過(guò)（個(gè)別爐型含高過(guò)）、省煤器、空預(yù)器（尤其臥式空預(yù)器）管子防磨可根據(jù)煙氣流速，易沖刷部位綜合采用防磨板、瓦（金屬）、金屬蓋板、耐磨鰭片管省煤器或金屬噴涂等方法。值得一提的是防磨噴涂技術(shù)中，有非金屬噴涂（附著力小，影響傳熱）與金屬噴涂（附著力大，不影響傳熱）之分，噴涂工藝上有冷、熱噴涂，選用材料、配方及施工工藝十分關(guān)鍵。 
　　結(jié)論 
　　在實(shí)際應(yīng)用防磨策略中，我們必須搞清磨損的機(jī)理與部位，分清原因，因地制宜地綜合考慮防磨方法，將主動(dòng)防磨與被動(dòng)防磨有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，具體部位視具體情況采用不同策略來(lái)處理各種磨損問(wèn)題。