李春旭+李红军

摘 要：受燃用煤质及运行方式等因素影响，循环流化床锅炉水冷壁磨损较其它受热面严重。为控制水冷壁磨损，提高锅炉可靠性，对水冷壁重点磨损区域采用合金熔敷防磨技术，大大提高了锅炉设备安全运行水平。

关键词：水冷壁；合金；熔敷；技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.006

大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司年生产46万吨聚丙烯，是大唐集团实现多元化战略核心项目之一，也是全球首例大规模利用低热值褐煤生产聚丙烯的示范项目。动力用低质褐煤，动力分厂配置5×420t/h循环流化床锅炉。循环流化床锅炉自投运以来，由于水冷壁磨损多次造成停炉停运。因此，对锅炉水冷壁采取可靠的防磨措施显得尤为重要。

1 磨损机理及水冷壁易磨损区域

循环流化床锅炉在运行过程中，炉内受热面主要受较大速度和斜度的固体颗粒对管材表面长时间冲击造成冲刷磨损和撞击磨损。冲刷磨损对管材表面冲击角度较小，由于相切的分速度使颗粒沿着管材表面滑动形成切削，在固体颗粒大量反复作用下对管材表面产生磨损；当颗粒对管材表面冲击角度增大并以一定的速度撞击管材表面时，会使管材表面产生微小的塑性变形，在大量颗粒长期反复撞击下塑性变形层脱落形成撞击磨损[1]。从设备运行情况看，水冷壁磨损主要集中在密相区耐磨耐火层、密相区与水冷壁交界处、炉膛四角区域、炉膛中部管壁、管屏穿墙区域、炉膛内水冷壁等。

2 合金熔敷技术原理及特点

采取在水冷壁管材表面加装技术护瓦技术、膜式水冷壁折弯让管技术、主动多阶式防磨梁技术、多阶布置防磨槽技术、热喷涂技术及合金熔敷技术等，因其合金熔敷技术以性价比强，抗磨性能好，是循环流化床锅炉水冷壁防磨主流技术。

（1）技术原理。合金熔敷技术是以被熔敷工件为阳极，以金属熔丝为阴极，利用阳极和阴极之间产生的等离子弧作为热源，将金属熔丝融化，产生金属熔滴，在通过智能机械诱导机构将熔融的金属熔滴甩附在被熔敷工件上[2]，形成耐磨、耐热、耐腐蚀等特殊性能的冶金结合熔敷工艺。

（2）技术特点。合金熔敷为典型的主动防磨型技术，根据被熔敷管材防磨性能要求，硬度要高于HRC45的合金材质，一般熔敷厚度在1.0～1.5mm之间，最高熔敷厚度可达到4～5mm。主要技术特点有：1）合金熔敷层表面光滑，耐磨持久且不产生气孔，在较薄或承高压部件上易熔敷，水冷壁表面合金熔敷法具有其他防磨措施不具备的优点，熔敷合金层是熔敷焊丝与母材的焊接互熔，不会出现熔敷层剥落的现象。2）可根据运行环境、入炉煤特点、受热面布置以及设备状况等因素调整熔敷层的厚度，熔敷厚度远远高于金属喷涂层厚度，平均使用寿命提高了3.5～5.5年以上。3）相对于金属喷涂层的机械挤压式粒子结合而言，合金熔敷防磨层为冶金结合，结合强度更高，性能更优。合金熔敷解决现有循环流化床锅炉燃烧产生的大量物料冲刷炉膛受热面导致锅炉水冷壁严重腐蚀难题，解决了熔敷效率低、熔敷表面质量差、劳动强度大，工作环境恶劣、对人体辐射大的问题。4）合金熔敷相较喷涂防磨，熔敷防磨层的可修补性和可焊接性更强，特别适合锅炉水冷壁四角、给煤易冲刷区、返料口等磨损较严重区域。合金熔敷相较传统技术，对水冷壁的传热效果无任何影响，并能保证熔敷层表面均匀，硬度均配，且能避免母材变形。5）可以很好的保留母材和表面熔敷金属材料的原有特性。合金熔敷金属层具有相同或类似材料的可焊接特性，不会发生金属力学及材质成分等特性方面的变化。

3 合金熔敷技术应用

针对5台420t/h循环流化床锅炉水冷壁频频漏泄导致机组非停事件，2012年3月，公司委托哈尔滨某合金熔敷公司对1号锅炉浇注料1米以上水冷壁区域进行合金熔敷防磨治理，清除管材表面金属及非金属氧化物，对炉膛四周密相区水冷壁熔敷施工。熔敷过程采用全自动机器人熔敷机来实现激光扫描工件表面，计算机合成工件表面立体图形，自动计算和分析施工顺序、熔枪定位和熔敷施工，熔枪摆动器安装在连接板上端的一侧，驱动电机安装在连接板的另一侧，且驱动电机与熔槍摆动器传动连接，熔枪摆动器的前端设置有熔枪，驱动电机通过控制电路与计算机连接。熔敷施工结束后对熔敷区进行检查、修补，对熔敷区上部与光管区域水冷壁管进行打磨。主要实施技术要求如下：（1）全部熔敷层不得有母材裸露现象，单层熔敷厚度1.5～2.0mm。（2）熔敷层硬度大于HRC45，表面平滑过渡，3mm及以上的熔瘤和丝头必须打磨消除。（3）重熔金属层与母材融合厚度不高于1mm，管与管以及鳍片与鳍片之间必须平滑过渡。

4 效果评价

1号循环流化床锅炉水冷壁合金熔敷治理后，锅炉机组连续运行超过了180天。2013年1月1号锅炉停备检查时，水冷壁熔敷区域未见较明显磨损（水冷壁合金熔敷前后对比图片见下图）。

5 结论及建议

合金熔敷技术克服了传统防磨技术的弊端，将锅炉水冷壁管的使用寿命平均提高到5年，满足了锅炉设备安全、稳定、经济运行。通过5台420t/h循环流化床锅炉水冷壁合金熔敷防磨技术实践应用，水冷壁采取合金熔敷防磨治理技术后，锅炉设备长周期安全稳定运行，降低了检修及维护成本，为公司安全生产提供了可靠保障。

参考文献：

[1]田群伟.循环流化床锅炉水冷壁磨损机理及预防[J].西部煤化工， 2012（01）：58-62.

[2]刘学勇.防磨熔敷在循环流化床锅炉上的应用[J].中国设备工程，2016（01）：64-65.endprint