循环流化床锅炉水冷壁防磨的各种方式分析对比

一、CFB锅炉水冷壁防磨必要性

循环流化床锅炉在我国火电行业应用比较广，是因为其更环保、高效、节能，能满足日益严峻的环保政策。但是也因为其特性，循环流化床锅炉水冷壁磨损问题也尤为严重，一直困扰着火电企业。如果能彻底解决水冷壁磨损问题，能有效地保证电厂锅炉能安全平稳生产，减少事故的发生。所对循环流化床锅炉水冷壁防磨技术的研究和推广，对火电企业有巨大的帮助。

二、调研情况

目前针对循环流化床锅炉水冷壁磨损问题，主要防磨措施有金属喷涂、熔敷、浇注料、防磨梁和格栅防磨等。

（一）、喷涂：金属喷涂主要原理通过在水冷壁表面形成防磨涂层增厚管壁来延长水冷壁的磨损寿命。可分为空气喷涂、无空气喷涂、静电喷涂、激光喷涂及其以上各种形式的派生工艺等。现在一般主流工艺是通过采用超音速电弧或者超音速火焰等手段在结合高铬镍基钛合金或金属陶瓷等水冷壁表面形成高强度致密涂层，涂层厚度一般在0.5~0.8mm，属于被动防磨方式。

优点：

1、防磨初期效果好，对换热基本没有影响。

2、初期投资造价低。

存在的问题：

1、热喷涂市场混乱，材质选购上不规范，一旦爆管以后补焊相当困难。

2、因各材料之间相互化学成分及应力都不十分融合且热喷涂是以机械嵌合为主，因此涂层的耐冲击性能不高，

3、热喷涂会产生一定的孔隙率，质量难以保证。

4、对于燃用劣质煤锅炉，防磨周期短，一般不超过六个月。

5、喷涂施工工作环境要求高，喷涂厂家多，良莠不齐，要求不严时易出现褶皱翘起，运行中容易脱落，甚至大面积脱落，成为新的磨损爆管点。

6、破坏水冷壁管焊接特性：喷涂合金材料渗入母材，破坏其原有金相结构，易造成水冷壁管爆管且给检修工作带来一定困难。

7、二次处理周期长，检修工作量大，锅炉爆管停炉后，必须冷却、抛光除锈后才能实施工程和二次喷涂。

8、喷涂使用周期短，年年喷涂，经济成本维修费用高。

（二）、浇注料：耐磨浇注料是一种由高强水泥、矿物质掺合料、高强度骨料以及抗裂耐磨剂生产配制而成或由高强低水泥系结合物质胶结刚玉、碳化硅等物质而形成的耐磨耐火混凝土，浇注料防磨是用耐火材料覆盖在易磨损区域形成保护，属于被动式增厚防磨方式。

优点：

硬度高，抗磨损能力强，抗冲击能力强，施工方法简单，施工门槛较低。

存在的问题：

1、在炉内角部分使用耐火耐磨可塑料防磨得到一般的效果，但向两侧水冷壁的平滑过渡很难处理好，最容易产生新的磨损区域。

2、浇注料防磨效果很一般，防磨层耐磨持续时间达到3-5个月，导热系数较小，影响锅炉热效率，不适宜增大防磨覆盖面积，爆裂打泡现象非常严重。

3、易脱落，脱落区域同样会因为产生涡流导致更严重的磨损。

4、施工周期长

（三）、防磨梁：通过在磨损区域内布置多个凸台，（凸台主体由浇注料浇筑而成，由抓钉固定在膜式壁上），这使得贴壁流在下降过程中和凸台发生非弹性碰撞，碰撞后颗粒速度大幅度降低。由于防磨凸台的高度，使的高浓度的灰粒远离了受热面，降低了受热面附近的颗粒浓度。由于受热面附近的颗粒浓度和速度均同时大幅度降低，从而使的磨损能够大幅度降低，属于主动防磨方式。

优点：

1、施工工艺简单，成本造价较低，使用寿命长。

2、对于水冷壁竖向贴壁流的磨损有比较理想的改善作用。

存在的问题：

1、施工过程时间长，施工及检修要求复杂。

2、由于安装位置占据水冷壁一定面积影响一部分锅炉传热面积；

3、防磨梁紧靠稳钉固定，易产生震动，影响锅炉负荷。

4、初次施工完，升温要符合锅炉升温要求，比较麻烦。

5、由于浇注料和金属受热面膨胀系数差别大，造成裂缝、凸起、错位、严重时造成脱离等不正常状况，易造成二次磨损。

6、该技术安装间隔过大时不能有效控制磨损状况，安装间隔过小严重影响锅炉出力。

7、防磨梁不能完全解决水冷壁磨损问题，特别是侧磨问题。

（四）激光熔覆是采用激光束加热熔覆材料和基材表面，使所需的特殊材料熔焊于工件表面的一种新型表面改性技术。

优点：

1、熔敷层厚度远高于喷涂一般在1.5mm~3mm之间，耐磨持久，一般防磨寿命在3年左右。

存在的问题：

1、激光熔覆轨道式自动焊，施工环境要求高，现场施工难度大效果差，熔覆层硬度非常高，后续维护难度非常大。

2、受热面膨胀不均匀，受热面易上下整体极易变性，防护区域，检查发现熔覆表面气孔多，发生微渗漏无法补焊。

3、加厚管径，被动式防磨。

4、现场施工周期长，不宜交叉施工。

5、市场价格高。

（五）格栅防磨板

郑州三众能源科技有限公司，格栅防磨经纬结构技术通过加装横向、纵向格栅防磨板对炉内受热面实行网格化细密防护，减少炉内受热面贴壁颗粒灰颗粒对受热面的碰撞剪切，疏导炉膛物料内循环，降低物料颗粒沿炉内受热面下落的终端速度，破坏物料流在不平滑管壁处形成的涡流，从而避免固体物料粒子对水冷壁、屏式过热器、翼型水冷壁管的磨损。

优点：

1、施工工艺简单，整体造价较低，锅炉水冷壁大面积防磨效果好。

2、施工工期短，可交叉施工，一般为常规防磨措施施工工期的1/3。

3、格栅防磨施工寿命长，达到五年以上。

4、在格栅防磨区域内防磨效果明显。

5、格栅防磨技术后期维护简单，在我公司严格工艺要求和质量管控下，格栅板年脱落率低于万分之一，个别掉片不会影响防磨效果，只需在停炉检修时简单补焊上备用件即可。

综上所述，格栅防磨技术是解决CFB锅炉水冷壁磨损问题的最佳选择，想要保障锅炉机组安全、平稳、高效长周期运行，建议选择采用格栅防磨技术对水冷壁进行防护。