大型循环流化床锅炉水冷壁管

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　　摘要:水冷壁管磨损是循环流化床锅炉受热面磨损中最突出的问题，根据运行中磨损程度的不同，采取炉膛内直接热喷涂或补焊后热喷涂的方法，在水冷壁管磨损区域或部位喷涂金属耐磨层来提高耐磨性，是方便快捷和有效的方法。
　　关键词:CFB锅炉水冷壁管磨损补焊粗糙处理喷涂
　　中图分类号：TK223文献标识码： A
　　前言
　　在炉膛内布置水冷壁管的循环流化床锅炉，运行一段时间后，在距炉膛底部三米左右（卫燃带部位）普遍产生水冷壁管严重磨损现象。磨损程度（速度）因不同设计的炉型、燃烧煤种、燃烧调整等因素有关，有些磨损是相当严重的。
　　近些年，热喷涂技术在我国发展很快，防磨喷涂在各个行业都得到了广泛应用，锅炉受热面四管防磨喷涂得到普遍关注。
　　我公司针对现有的两台130t/h，一台75t/h共3台循环流化床锅炉水冷壁管因磨损引起的泄漏、爆管的问题，采取在炉膛内直接喷涂金属耐磨层的方法做防磨防护。经过运行，在循环流化床锅炉炉膛内直接喷涂金属耐磨层，使水冷壁管因磨损泄漏、爆管事故得到有效控制。
　　检查管壁磨损状况、制定补焊工艺、选择金属耐磨层、管壁喷前粗糙处理及喷涂后质量检查验收，是做好炉内水冷壁喷涂时质量控制的关键环节。
　　一、检查磨损状况
　　检查管壁磨损状况是炉内防磨喷涂第一步工作，要根据各个锅炉不同磨损状况来制定喷涂方案，可做较大范围喷涂，也可做个别修补喷涂。根据停留炉情况有计划安排磨损状况检查，做到及时发现问题及时处理。
　　检查的重点一般放在水冷壁管卫燃带交界处向上1.5米范围内。要按检查需要搭设好脚手架。检查方法可采取宏观肉眼察看、手模、使用超声波测厚仪测量壁厚来进行。
　　循环流化床锅炉水冷壁管磨损可分为四种情形：炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁磨损、炉膛四个角落区域管壁磨损、不规则区域管壁磨损和一般水冷壁管磨损。
　　炉膛下部敷设卫燃带与水冷壁管过渡（交界）区域的管壁磨损是最严重的部位，应作为检查的重点。
　　炉膛一般的水冷壁管磨损速度较慢，在运行较短时间检查一般只发现水冷壁管被磨亮，测量壁厚减薄不大。
　　总之，检查循环流化床锅炉磨损状况是非常重要的，喷涂前要对水冷壁管认真、细致地做好检查，根据检查状况，制定炉内喷涂方案，再进行喷涂。 
　　二、喷涂前处理
　　经过检查，水冷壁管已存在磨损时，根据磨损情况，喷涂前先做好处理。处理的原则是：当磨损面减薄比较均匀，没有出现局部凹坑现象，且壁厚测量大于理论强度计算值的，表面粗糙处理后即可做热喷涂；如果磨损面磨损严重，减薄比较均匀，面积大，壁厚已小于理论强度计算值的，则应做换管处理（只要检查及时可避免这种情况）；对于局部磨出凹坑，先做补焊，再喷涂；喷涂过的金属耐磨层，长时间运行磨出新的凹坑时，也做补焊后再喷涂。同水冷壁管相连接的鳍片磨出凹坑，也要补焊。总之循环流化床锅炉水冷壁管壁面（包括鳍片壁面）都应顺平，凡突或凹部位都会加速磨损。
　　三、喷涂前的补焊
　　由于循环流化床锅炉水冷壁管都是用20G一类的优质碳钢管制造的，有好的焊接性能。同时需要补焊的凹坑或面较小，因此补焊可以取得好的效果。
　　补焊必须讲究工艺，应采取用小规范焊接方法。要选用小的焊条直径，小的焊接电流，断弧焊接，防止过热，以减轻焊接热影响区的影响；同时要选择技术过硬的焊工施焊，焊后要对高出管壁的焊肉打磨，使焊接部位管壁同其它管壁保持同一平面。
　　四、喷涂前管壁表面粗糙处理
　　热喷涂时，熔化的喷涂材料粒子以高速喷射到基体表面，产生撞击变形而与基体表面互相镶嵌咬合在一起，基体表面粗糙度程度的大小，直接影响喷涂层与基体的结合强度。
　　根据有关资料介绍，采用喷砂、电弧拉毛、喷涂打底层、砂轮磨削四种表面粗糙处理方法的处理面上，分别用电弧来喷涂涂层，涂层强度拉伸试验表明：喷砂法36.1Mpa、电弧拉毛法13.2Mpa、Ni/AI底层喷涂法18.6Mpa、砂轮磨削法9.31Mpa。结论是：喷砂法较其它表面粗造处理方法，涂层与基体结合强度更好，是较理想的表面粗糙处理方法。
　　采用喷砂对管壁进行表面粗糙处理时，要选好砂型、砂粒度、砂粒角度及气体压力和流速；同时还要注重操作者的操作熟练程度和喷砂经验，才可得到好的表面粗糙处理效果。
　　五、炉内水冷壁管热喷涂
　　根据循环流化床锅炉工况条件，水冷壁管防磨热喷涂涂层应有下列要求：
　　1)涂层对基体必须有良好的结合，防止在运行条件下因物理和化学的作用而脱落。
　　2)涂层应与基体有大体一致的热膨胀系数。
　　3)涂层不应是严重隔热的，喷涂后的涂层要不影响水冷壁管正常的热交换功能。
　　4)涂层不能损害基体，尤其工件加热到高温时。
　　5)涂层在运行条件下，要有良好的耐磨性，耐热性和抗氧化能力。
　　6)有尽可能低的经济成本。
　　至今，已进入市场的喷涂粉末类别有数百种，各类喷涂丝材近百种，已给用户选择不同性能的喷涂材料提供了方便。循环流化床锅炉四管喷涂，根据涂层不同性能要求，都可找到各自适合的喷涂材料。
　　在循环流化锅炉炉膛内采用电弧法喷涂水冷壁管，选用北京廊桥表面技术发展有限公司LX88A喷涂丝材，取得很好的效果。用LX88A喷涂丝材喷涂，涂层与管壁结合良好，硬度高（一般现场测试HRC50－60），耐冲蚀磨损和磨粒磨损性能优越。
　　电弧喷涂操作要注意控制以下几点：
　　1)  调整好电缆长度与线径比。
　　2)  控制好喷枪的喷涂角度、弧长和喷枪移动速度。
　　3)  控制好压缩空气质量和空气压力。
　　4)  炉膛水冷壁管鳍片应喷涂，炉膛四角水冷壁管喷涂层适当加厚。
　　5)  要尽可能在水冷壁管粗糙度处理面范围内喷涂。由
　　六、喷涂质量检查验收
　　循环流化床锅炉水冷壁管炉膛内喷涂，应做好质量检查验收。根据现有条件，我们的做法是：
　　1)首先了解用于喷涂的材料的性能，尤其要查看喷涂材料生产厂家提供的材料性能检验单。以LX88A喷涂丝材为例，厂家提供的材料性能检验数据：涂层孔隙率：2％、涂层硬度：HRC69、涂层结合强度：41.3MPa。
　　2)宏观检查：
　　a涂层喷涂范围检查：要求的涂层喷涂范围要喷涂到位，涂层应喷在粗糙处理过的壁面上，溅到光管上的涂层应尽量短而薄。
　　b涂层面要平整，粒度应均匀，不应出现粘丝，适当用力敲击观察涂层附着情况。
　　3) 硬度测试：
　　a 仪器：手持式里氏硬度仪，冲击装置选C, 硬度种类HRC。
　　b 表面处理条件：被测点表面粗糙度小于 0.4μm。
　　c 硬度值：依据喷涂方案要求，参考喷涂材料生产厂家提供的硬度值数据来评价。
　　七、结束语
　　采取在循环流化床锅炉炉膛内做热喷涂，以达到控制水冷壁管严重磨损的做法，可根据循环流化床锅炉水冷壁管磨损实际状况来施行；同时结合磨损状况的检查和补焊来做，可最大限度减少水冷壁管换管量，扩展了水冷壁管防磨喷涂的途径。它可在炉膛内做大面积的喷涂，也可对个别磨损（包括喷涂过的涂层局部再磨损）做喷涂。总之这些体现了它的灵活性、方便性、经济性。我们企业通过在循环流化床炉膛内直接做水冷壁管防磨热喷涂，已从中受益。
　　

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