锅炉水冷壁磨损的原因及防止措施
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摘要：通过介绍锅炉水冷壁的基本构造、作用，分类，进而分析了锅炉水冷壁管主要磨损的原因，最后提出了改进措施。
主题词：锅炉水冷壁、磨损、改进措施
锅炉水冷壁的基本构造及作用
布置在锅炉炉膛内壁面上主要用水冷却的受热面，称为水冷壁。水冷壁是锅炉的主要受热部分，它由数排钢管组成，分布于锅炉炉膛的四周。它的内部为流动的水或蒸汽，外界接受锅炉炉膛的火焰的热量。水冷壁的主要作用是：（1）吸收炉内辐射热，将水加热成饱和蒸汽；（2）保护炉墙，简化炉墙结构，减轻炉墙重量，这主要是由于水冷壁吸收炉内辐射热，使炉墙温度降低的缘故；（3）吸收炉内热量，把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度，这对减轻炉内结渣、防止炉膛出口结渣都是有利的；（4）水冷壁在炉内高温下吸收辐射热，传热效果好，故能降低锅炉钢材消耗量及锅炉造价。
锅炉水冷壁的分类
水冷壁根据其外形，分为光管式水冷壁和膜式水冷壁两种。现代锅炉广泛采用膜式水冷壁，其主要优点是：（1）膜式水冷壁将炉膛内壁面全部为金属表面所覆盖，吸热能力大为提高；（2）炉膛内壁为金属表面覆盖，炉墙不直接受辐射热，温度较低，从而可简化炉墙结构，减轻炉墙重量；（3）膜式水冷壁具有良好的气密性，使炉膛漏风量大为减小，从而提高运行经济性；（4）膜式水冷壁不易结渣，即便结了渣，在锅炉负荷变化时，由于水冷壁温度变化引起胀缩，使结渣易于掉下。
现代锅炉炉膛锅炉水冷壁的分布
现代锅炉炉膛四周都布满水冷壁，且每侧墙又分成若干组（管屏）并联。其主要原因是：现代锅炉炉膛宽度、深度尺寸都较大，炉内温度分布很难均匀，热负荷差异较大。水冷壁做成较窄的管屏后，每组并联管数较少（一般为30根左右），这样同一循环回路的管子吸热情况比较一致，即热偏差较小，对保证水循环安全有利。现在锅炉每侧墙分为3―5个循环回路，容量大时循环回路数更多。另外，从结构上考虑，做成较窄的管屏，便于组合安装，也便于解决水冷壁的横向膨胀及密封问题。
锅炉水冷壁管的磨损原因
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。
1．：炉膛下部卫燃带与水冷壁管卫燃带过渡区域的磨损：该磨损区域从卫燃带延伸至水冷壁管以上500mm左右。
其磨损机理有两个：一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，因而在局部产生涡流；二是沿炉膛壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变，产生对水冷壁管的冲刷。
2．炉膛角落区域水冷壁磨损 ：在炉膛角落区域水冷壁磨损比较严重，其原因可能是角落区域内沿壁面向下流动的固体物料浓度比较高，同时流动状况也受到破坏。
3．不规则区域管壁的磨损：不规则管壁包括穿墙管，炉墙开孔处的弯管、管壁上焊缝、管壁间的鳍片焊缝不平整以及有关安装剩余的铁件等。
4．一般水冷壁管的磨损：一般水冷壁管的磨损虽然普遍存在，停炉检查时也发现管壁被磨损的光亮，但年磨损量较小，属于均匀磨损。
五 、 锅炉水冷壁管防磨损的措施
针对上述水冷壁管的磨损原因，可采取以下防磨对策。
1．水冷壁管卫燃带交接处的防磨对策：壁面处向下流动的高浓度固体物料流对管壁磨损有重要影响，因此在水冷壁管上加焊挡板（在挡板上下亦可浇注耐火耐磨材料）以阻止向下流动的固体物料，可达到水冷壁管防磨的目的。运行表明，采用此种措施后水冷壁管的磨损大大减轻。第二种防磨方法是改变水冷壁管的几何形状，耐火耐磨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，消除了易磨区。第三种防磨方法可配合上述两种方法进行，即对易磨区的水冷壁管进行防磨喷涂，这种方法也可单独进行。目前运行的循环流化床锅炉几乎都对此易磨区进行了防磨喷涂。
2．炉膛角落区域水冷壁管的防磨对策：炉膛角落区域水冷壁管的磨损也相当严重，特别是由于安装原因，造成密封鳍片的上下重叠，凹凸不平，运行中不仅磨损鳍片也冲刷管壁。此处防磨的最有效措施是将角落的鳍片焊上销钉，浇注上耐火耐磨材料。
3．不规则区域管壁的防磨对策：不规则水冷壁管的磨损和爆管仅次于炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域壁管的磨损和爆管。由于压力测孔，入孔等处的水冷壁管不规则，气、固两相流很容易在此处造成涡流冲刷和磨损。如不采取措施，一般在运行3 000h后，就会发生严重的磨损和爆管。为此采用喷涂硬质合金或浇注耐磨耐火浇注料的方式来达到防磨的目的。
4．一般水冷壁管的防磨对策：目前尚未发现炉膛水冷壁管直管严重磨损的情况，一般仅发现水冷壁管被磨亮。此区域水冷壁管的防磨，要从运行方面调整，在确保流化风量和氧量的前提下，尽量降低流化风量，炉膛出口负压不要过大；其次要从入炉煤粒度入手，确保循环流化床锅炉的给煤粒度要求，粒度减小后，不仅可以减少用电量，减轻锅炉磨损，同时也可以提高床温并能降低灰渣可燃物。
六．结束语
由于锅炉水冷壁管是锅炉的主要受热面，因而其磨损也是锅炉受热面磨损最严重的部位之一，而且随着锅炉运行时间加长，锅炉水冷壁管磨损问题越突出。为了提高锅炉的热效率、延长锅炉的使用寿命，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。
参考文献： 【1】岑可法、倪明江等《循环流化床锅炉理论设计与运行》 中国电力出版社 1998.5【2】吕俊复、张建胜、岳光溪《循环流化床锅炉运行与检修》 中国水利水电出版社 2003 ISBN 7-5084-1410-1转
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