锅炉受热面磨损的原因及对策

(神华准能发电厂 生产技术部，内蒙古 薛家湾 010300)
摘 要：列举了对锅炉受热面磨损的原因，针对这些原因 提出了具体的防范措施，重点阐述了神华准能发电厂应用近年来国内出现的新型防磨技术。 
关键词：锅炉；受热面磨损；防磨新工艺
中图分类号：TM621.2  文献标识码：B  文章编号： 1007—6921(2008)14—0231—02

锅炉受热面是实现工质物理状态(未饱和水－过热蒸汽)转化的重要组成部分，包括省煤器 、水冷壁、过热器，可以说它是热能动力电站的心脏。据不完全统计，锅炉事故约占电站事 故的65%～75%，而由于锅炉受热面磨损导致泄漏所引发的事故又占到锅炉事故的80%～90%， 可见认真分析锅炉受热面磨损的机理并找出切实可行防范措施是有效降低电站事故发生率， 提高供电质量的根本保证，它不仅关系企业的经营、生产、安全与效益，更具有深远的社会 意义。
1 锅炉受热面磨损的机理

煤粉炉顾名思义是以煤粉做为燃料的，在化学能到动能转化的过程中，由于飞灰、灰粒在高 速烟气的带动下具有一定的动能，当烟气流经受热面时，灰粒与管壁发生撞击、切削、冲击 或摩擦，使管壁受到磨损，通常我们把垂直管壁的的磨损叫做冲击磨损，把切向管壁的磨损 叫做切削磨损。
2 锅炉受热面磨损的具体原因

通过对受热面磨损机理的分析，不难发现锅炉受热面磨损是客观存在的，它是煤粉锅炉的共 性问题，所以，要对影响磨损的因素做出分析，以便对症下药，针对原因找到合理的解决办 法。影响受热面磨损的因素主要有以下几个方面：
2.1 烟气的速度

经过大量的热力试验证明，磨损量与烟气流速的三次成 正比，控制烟气流速是减轻受热面磨损的最为有效的措施。
2.2 飞灰浓度

磨损量与飞灰浓度成正比例，浓度越大，灰粒撞击受热面 的几率越大。
2.3 飞灰的物理、化学性质

灰粒的大小、软硬直接影响受热面的磨损程 度。
2.4 受热面的结构与布置方式

当烟气横向冲刷受热面时，错列管束受到 的磨损比顺列管束要严重。
2.5 燃烧工况

运行中如果煤粉制备不良，燃烧组织不好，飞灰含碳量增 加，灰粒变得较大较硬，会加剧磨损。如果风量过大或漏风量大都会增加磨损，另外，如果 烟道局部积灰量增加，造成烟气另一侧流量增加、流速增大，也会加快另一侧的磨损。
3 减轻锅炉受热面磨损的方法
3.1 控制烟气流速，组织好合理的燃烧工况

控制烟气流速首先要防止烟气走廊的出现， 如管束间距要调整均匀，对于空间大的部位尽可能要使用护板隔断，必要时增加防磨护瓦( 加装防磨护瓦装置只能从时间上缓解受热面磨损，不能从根本上解决该问题，过多的加装护 瓦会影响受热面的换热效果)，检修中要加强堵漏风的工作(因为漏风直接导致烟气温度降 低，烟气中灰粒硬度增加，近而导致磨损增加)。合理配风、保证合格的煤粉细度，使燃料 燃烧充分，有效降低烟气中飞灰的含炭量，也可减轻受热面磨损，合格煤粉细度还直接影响 飞灰的细度。
3.2 受热面采用新型的结构

由于省煤器布置于烟道尾部，该处烟温较低，飞灰较为坚硬 ，所以说省煤器是锅炉对流受热面中磨损最为严重的部位。随着电力技术的不断更新，采用 新型的结构形式，从设计上考虑，比如鳍片式省煤器就可大大减轻磨损(在锅炉结构尺寸不 变的情况下，在换热面积不变的情况下，鳍片式省煤器的鳍片可大大增加换热量、换热面积 近而替代管排数量，使管排数量大大降低，间距大大增加，阻力减少，流速降低、磨损减轻 )。
3.3 降低飞灰浓度

煤粉中灰份的含量是固定的，因此一旦设计采用了什 么煤种，其烟气中飞灰的含量也相对固定，所以该措施只对于设计有意义。
3.4 采用抗磨损材料

抗磨材料的使用还需结合材料使用温度等参数。
3.5 引进新工艺

引进新工艺，采用新型的防磨技术。
4 新型防磨技术在锅炉受热面上的应用及其效果

综上所述，减轻锅炉受热面磨损的措施尽管很多，但由于受检修空间和时间的局限，其操作 性并不是很高，比如加装防磨护瓦装置，就会受 到空间的限制，而且加装防磨装置还会影响 受热面传热，影响热力循环。因此，寻求新的实用的防磨工艺成为全世界防磨工作的主题， 一些先进的防磨工艺在实践中得到不断的革新、提高、完善。

神华准能发电厂锅炉型号为B＆WB410/9.8-M,共2台机组，其受热面由水冷壁、高低温过热器 、屏式过热器、高低温省煤器组成，由于燃煤中灰份含量高(全年平均为30.2%)，其受热 面磨损相当严重。准能发电厂从2005年起逐步引进喷涂工艺，效果明显，在有效解决了受热 面磨损问题的同时，为企业的长足发展提供了可靠的设备保证。
4.1 防磨新技术、新工艺的应用原理及优点

防磨新技术因工艺不同而分为热喷涂、超音速电弧喷涂、冷喷涂等。
4.1.1 热喷涂。热喷涂是一种强化和保护工件表面的工艺方法。它以气/液态燃料、电弧或 等离子做为热源，将喷涂材料加热到熔化状态，然后借助于压缩空气和火焰推力将之喷射到 预处理工件的表面，形成各种性能的涂层，涂层因材料性能而定，可以侧重于耐磨或耐腐等 等。
依热源的不同，热喷涂又可分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、高速火焰喷涂(HVOF) ,神华准能发电厂采用的是超音速电弧喷涂。
4.1.2 超音速电弧喷涂。①使用的材料：高镍铝合金打底，再喷陶瓷合金；②使用部位： 高温过热器(高温段)；③涂层性能：硬度约HRC70 结合强度约60MPa 孔隙率＜1％(并进 行封孔处理)工作温度＜1 200℃；④影响效果的主要因素：压缩空气的压力，压力高，速 度高，动能大，涂料与工件的结合强度也大，其次是使用材料的性能。
4.1.3 冷喷涂。冷喷涂也是一种强化和保护工件表面的工艺方法。它与热喷涂所不同的是 它直接借助压缩空气将事先调制好的涂料涂刷于工件表面，然后借助高温烟气将涂料烘烤硬 化后与受热面强力结合。使用的材料：超细陶瓷粉、亚纳米材料、抗磨材料等多种精选矿物 质为基料配以各种添加剂研制而成的双组份涂料。使用部位：低温过热器、省煤器(低温段 )；涂层性能：抗磨硬度约HB140，最佳使用温度200～800℃；影响效果的主要因素：涂料 的膨胀系数。必须根据工件表面温度准确计算出与涂料相匹配的膨胀系数，确保涂料的膨胀 与受热面的膨胀一致。
4.2 与传统的防磨技术相比喷涂技术的优点

不受受热面结构的限制即不受检修空间的限 制；可根据不同材料的不同性能侧重解决不同的现场问题，比如磨损、腐蚀等等或者兼顾； 保护层解决了高温下受热面抗磨损能力下降的实质性问题；施工速度快，劳动强度低。
5 锅炉受热面采用新型喷涂技术所取得的效果

据有效资料统计，准能发电厂自2000～2005年期间共发生因受热面磨损导致泄漏引起机组非 计划停运的次数共21次，平均每年高达4起，2005年后引进受热面喷涂技术后至今共发生因 受热面磨损导致泄漏引起机组非计划停运的次数共2次，平均每年不到1起。而且由于喷涂技 术不受空间限制的巨大优越性，解决了困扰发电厂多年的受热面局部磨损严重的问题，比如 弯头、管夹、底排、边排等局部空间狭小部位。

受热面磨损问题一直都是困扰电站锅炉稳定、安全、高效运行的老大难问题，其危害大，但 随着科学技术的不断创新，广大专业技术人员的不断总结，该问题会逐步解决。由于以上喷 涂防磨技术尚属专利技术，所以不便做更为深入的分析，但这些新技术会随着在企业中的不 断推广、应用，越来越普及化、公众化，同时它将激发更多的专业人士致力于热力锅炉的防 磨事业。
［参考文献］
［1］ 林宗虎，徐通模.实用锅炉手册［M］.北京：化学工业出版社，2003.
［2］ 王引棣,等.锅炉设备检修技术问答［M］.北京：中国电力出版社，2003. 
［3］ 冯明驰等.锅炉设备运行技术问答［M］.北京：中国电力出版社，2005.
［4］ 合肥科德表面技术有限公司，唐山蒙乃尔喷涂公司.技术资料［Z］.