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1磨损的类型
锅炉受热面磨损的原因一般有3种:机械磨损、吹灰磨损和烟气磨损。机械磨损一般发生在立式锅炉炉门圈或卧式内燃锅炉炉胆下圈上、卧式水火管锅炉拨火门和清灰门处,主要是由于加煤、拨火、清灰时,灰耙和炉钩来回移动造成的磨损。吹灰磨损是锅炉吹灰器位置调整不当,蒸汽或压缩空气正好对着管子造成的磨损。烟气磨损是金属受热面受到烟气中灰粒高速冲刷的磨损,重点是烟管、对流管束、沸腾炉埋管,这种磨损在沸腾炉、煤粉炉、余热炉上比较常见,有时是造成损坏的主要原因。
2事例
(1)2004年8月对厦门某一企业一台1996年制造的DZG2-8-W锅炉进行内部检验,发现锅内结水垢1.0mm,炉拱砖个别脱落,后烟室隔墙有一小缝隙,其他未发现问题。由于该台锅炉使用期超过6年,未进行过水压试验,因此,要求企业对该台锅炉进行水压试验。水压试验时,试验压力保不住,后发现后管板渗水,因此泄压对锅炉进行全面检查,发现渗水是由后烟室隔墙与管板间缝隙处渗出,拆除该处隔墙发现渗漏就在该处,四周磨得很亮,经测厚该处的剩余壁厚为1mm(原12.0mm)。经分析该处隔墙与管板间原焊有一金属条,隔墙与管板间无缝隙,由于该处的铁条脱落,隔墙与管板间产生缝隙,造成烟气短路,因此该处渗漏是由于长期受烟气冲刷,造成磨损所致。可见烟气磨损的危害,要是缺陷没及时被发现,那后果可想而知。
(2)2003年12月对厦门某一民营企业的一台2002年制造的DZL2-8-WII锅炉进行内部检验,发现锅炉正压燃烧严重,炉门烧坏,因此对锅炉炉门、拨火门处的集箱、水冷壁管进行重点检查,发现拨火门处集箱外露,有明显的机械磨损,经测厚该处的剩余壁厚为2.0mm(原6.0mm)。后来了解到,由于锅炉100%采用无烟煤燃烧,燃烧状况不理想,司炉工要经常人工拨火助燃,加上拨火门处集箱无任何防护措施,炉钩长期在集箱上来回移动造成严重磨损,可见机械磨损的危害性。
3造成烟气磨损的因素
造成烟气磨损的因素很多。受热面的布置形式、煤的品种、运行参数、负荷情况、煤粒的大小、飞灰的浓度、烟气的流速都对磨损产生直接影响。
以下着重谈谈飞灰特性和含尘烟气特性对磨损的影响。
3.1飞灰特性对磨损的影响
锅炉飞灰特性尽管因煤种、炉型、操作方法不同存在差异,但是在锅炉飞灰的颗粒分布、硬度、真密度、可燃物及化学成分组成的规律性等方面有着共同之处。
3.1.1颗粒分布
灰粒磨损分析给出金属材料的磨损量与灰粒直径的平方成正比。通过对飞灰取样分析,对球磨机制粉系统的固态炉,质量中位径31.4m,几何标准偏差为2.47m;液态炉质量中位径为17.2m,几何标准偏差为3.45m.
3.1.2灰粒硬度
根据灰粒磨损原理,当灰粒硬度接近或高于材料硬度时,材料磨损加重。锅炉用煤灰分越大,所产生飞灰的硬度越高,飞灰硬度远高于普通钢材的硬度(见1)。
对大量电厂锅炉飞灰数据统计(见2),摩氏硬度值在(7.57 ̄7.70),平均硬度高于石英SiO2的硬度。
3.1.3真密度
真密度大,飞灰的惯性冲击力就强。
3.1.4飞灰可燃物
由于制粉过程和炉内燃烧的影响,飞灰可燃物含量不同,尤其是粗粉在炉膛内会造成不完全燃烧,使灰粒加粗、飞灰可燃物增加和真密度加大。因此,控制飞灰可燃物含量不仅可降低煤耗,同时也是控制产生粗灰量,降低磨损的措施之一。
3.1.5颗粒特性
飞灰颗粒分级不同,造成的磨损作用能力也不同。磨损能力比较强的是玻璃体,它占灰量的70% ̄90%,富集了飞灰中的硅和铝,形成的颗粒相对比较硬,尤其是不规则多孔玻璃体。
3.2含尘烟气特性对磨损的影响
燃煤锅炉飞灰运动的能量来自烟气的传递,含尘烟气参数(烟气量、烟气温度、气流运动状态等)的变化对磨损有着密切的关系。
(1)烟气量。烟气量大小直接影响运动速度,冲蚀磨损量与飞灰冲刷速度呈2 ̄3次方正比关系,锅炉负荷变化会引起系统烟气量波动,对漏风、烟气偏流也会造成影响。
(2)含尘浓度。磨损量按单位质量飞灰磨损材料的质量计算。在燃煤烟气的含尘浓度范围内,一般随着浓度增加,磨损加剧。
(3)烟气温度。金属表面在热态环境中会形成不同厚度的氧化膜,它可保护基体不受磨损。试验结果:在380℃以下,随着温度降低,材料的耐磨性能降低,磨损量与温度的二次方成反比。
(4)气流冲刷角。许多研究表明,塑性材料的最大冲蚀磨损冲刷角约为30°,脆性材料的最大冲蚀磨损冲刷角约为90°。
4对策
经定期检验,发现承压部件由于严重磨损减薄,应进行强度校核计算,若实测壁厚低于强度计算值,应进行修复(堆焊后磨平、挖补、更换);若实测最小壁厚大于强度计算值,可暂时不修理。
综合机械磨损、吹灰磨损、烟气磨损的原因和影响因素,防止磨损的措施如下:
(1)对于机械磨损,一般在容易磨损处加装防护板。
(2)对于吹灰磨损,应调整吹灰器位置,避免蒸汽或压缩空气正好对着管子。
(3)对于烟气磨损,应改善煤的品种、调整运行参数和负荷、控制烟气流速。在一些磨损严重的部位装设防护套等防磨措施。如对于沸腾管,一般在离风帽小孔中心200 ̄800mm处的弯管迎风面磨损最严重。
因此,在这一段内一般加装防护套,以防管子磨穿。对于卧式水火管锅炉,在第二回程、第三回程烟气进出口处,烟管磨损最严重。如有发现磨损,一般在管口处装一防护套。水管锅炉对流受热面的磨损,一般发生在对流管的第一、第二排;烟气转弯时外侧的省煤器后弯头;对流管与炉墙间有烟气间隙的两侧;卧式水火管锅炉锅筒、管板与后烟室隔墙的间隙等处。为了防止烟气磨损管子,实验证明烟道里烟气的流速不宜超过9 ̄10m/s。
