汤宪超
陕西新元洁能有限公司 陕西 榆林 719000
摘要：
锅炉是工业生产的重要设备，锅炉的运行质量，对企业的生产效益产生直接的影响，而水冷壁偏磨问题，是锅炉生产运行中出现的较为严重的问题，本文主要论述了水冷壁产生偏磨的原因，影响水冷壁磨损的因素，以及解决水冷壁偏磨的措施。
关键词：循环流化床锅炉；水冷壁；偏磨；
引言：
循环流化床锅炉在工业企业中被广泛应用，它的适用燃料范围较广，而且燃烧效率和脱硫效率高，对氮氧化物的排放也较低，但是在使用中也会因为水冷壁偏磨，影响锅炉的使用，一旦水冷壁因为过度偏磨出现爆管，就需要暂停锅炉的运行进行检修，不仅每次检修的更换成本较大，而且还会因此影响锅炉的运行，造成企业生产缺乏稳定性和连续性。
一、成因
1.1水冷壁管过渡区偏磨
此处偏磨一般发生在水冷壁管与炉膛下部卫燃带的交界处，产生偏磨的原因主要是：局部涡流作用的结果，或者固体物料冲刷导致的结果。固体物料沿着壁面向下流动，而炉内的固体物料向上运动，这两种物料由于运动方向不一致，在过渡区域内产生了相互作用形成涡流，对水冷壁管产生磨损作用。固体物料沿着炉膛壁面向下流动，在与冷水壁管的交界处会改变流动方向，向下的冲力会冲刷冷水壁管，时间久就会产生偏磨。
1.2炉膛角落管壁磨损
这主要是因为炉膛内部的直角区域影响造成的，固体物料在向下流动时，容易积聚在直角角落里，因为角落处的上升气流较弱，而下流的物料速度却大，这样就会导致炉膛角落的烟灰深度较大，烟灰中的颗粒与水冷壁的表现发生碰撞，也会造成水冷壁产生磨损，这些颗粒物体长期对水冷壁进行冲击，造成了磨损现象。
1.3不规则管壁磨损
不规则区域包括炉出口附近、管壁上的焊缝、炉壁的开口，其主要原因都是管壁自身的不规则，扰动烟气颗粒的流动，造成的气流冲击导致的磨损现象。在实践中发现，水墙的磨损，就要比穿过墙壁的磨损要小很多，而水墙内如果有小凸起，凸起点周围就会产生严重的磨损，但是如果凸起点变平了，产生的磨损就会相应减少。同样受气流影响，壁孔上部的磨损，要比下部的磨损要轻，因为在材料在运转时，向下的冲击力会造成底部流速的增加，加大的流速就会造成水冷壁的磨损。而炉顶出口受热面受到气流影响，也会产生较为严重的磨损。
二、影响磨损的因素
2.1运行参数
金属的耐磨性会受到温度的影响，金属表面在不同温度下，会产生不同硬度与厚度的氧化膜，氧化膜会影响固体颗粒的流动，因为氧化膜的硬度，要比金属的硬度高，这样固体颗粒在接触到高硬度的氧化膜时，就会发生流动方向的改变，最终也会影响磨损程度，所以床温的变化，是影响磨损的因素。
2.2热面布置
材料颗粒会对壁面产生冲刷，不同的热面布置，会产生不同的冲刷度，从而影响磨损的程度。比如在炉子出口处，对水冷壁的磨损就会较大，因为出口处受气流影响，材料颗粒分离产生较大的冲刷力，这一点在安装旋风分离器的锅炉上，表现得更加明显，在安装旋风分离器的锅炉中，炉壁出口的管道顶部和侧壁，以及水冷壁，面向风的一面，磨损明显更为严重。在炉膛内部，受到耐火材料保护的水冷壁，就会磨损较小，因为物料的流动不会直接冲刷水冷壁表面。
2.3物料特性
根据实验研究和经验总结，发现水冷壁磨损较为严重的地方，普遍存在着物料深度大的现象，颗粒的浓度和粒径大小都会影响水冷壁的磨损程度，颗粒的粒径越大、浓度越高，其耐磨性也就越强，在进入锅炉后，又会在颗粒表面形成薄膜，其硬度要比燃料的硬度高，受不同化学成分的影响，其硬度和破碎也都会呈现出不同的差别，比如含Si、Al高的床料，其磨蚀性就要比含Ca、S高的床料大。燃料也会影响磨损度，燃料的化学组成、硬度、形状等，都会对床料的磨损产生影响，产生的灰粒，由于边缘锋利且硬度较高，对水冷壁的磨损较为严重。
三、解决措施
3.1烟气流速
控制烟气流速，可以在一定程度上减少磨损，在保障炉内空气量的前提下，最大程度的减少加热表面的磨损，通过合理控制过量空气量，使过量氧气处于最佳状态，使烟气流速得以降低。物料速度会对受热面的磨损产生最直接的影响，由于硫化床锅炉可以使用的燃料范围较广，很多企业会使用劣质煤、煤矸石，甚至废弃生物质燃料，这样燃料的颗粒，就会对水冷壁产生严重的磨损，烟气的流速越大，产生的磨损也就越严重。
在保障床料完全流化的基础上，要尽可能的降低一次风量，减少烟气的流速，同时也降低循环材料的粒径和浓度，可以通过流体质量测试，来测试出锅炉的最小流化空气量。同时也要调节二次空气量，以维持氧气量，控制空气量，不仅可以减少磨损，还可以保障生产的安全性和经济性，空气量过大产生的废热，会造成企业的损失，影响企业的生产效益、生产质量和生产安全，因此要通过冷热试验，来确定锅炉的运行的最佳值。
3.2物料控制
通过对物料颗粒和深度的控制，减少对冷水壁的磨损。对床料和燃料的尺寸进行控制，同时结合风量控制炉压差，最终控制材料的浓度。测试并确定床料的粒径，如果床粒的颗粒不合理，就要停机更换床粒，对于燃料要通过燃料粒度筛选系统，来控制燃料的粒度，通过风量测试，来调节炉压差，炉压差一般控制在0.3 和 6.0kPa内，具体需要根据企业的实际需求和实际载荷，来进行调控【1】。
3.3物料选择
可以通过选择低磨损的物料，来降低对水冷壁的磨损，依据锅炉的实际需求，对燃料进行合理配比，对原煤可磨性系数、煤矸石含量、入炉煤粒径、筛分粒度等，都进行合理设置。启动床料可以选择河沙或者河渣，但也要注意不同成分的硬度差别，原则上来说，床料越硬，产生的磨损也就越严重，因为流化风会使床料充满炉膛，床料越高，风量需求越大，而风量越大，床料的密度也就越高，对水冷壁的冲刷也就越严重，因此在合理控制床料的高度与硬度，减少磨损【2】。
3.4水冷壁保护
喷涂保护也就是在水冷壁表面喷涂防磨材料，这种材料可以对水冷壁的表面进行保护和强化，一般会选择耐磨性、耐高温性较强的陶瓷材料或者合金材料，这样就可以使水冷壁表面得到有效的保护，耐磨性增加，使用寿命也延长【3】。
熔覆堆焊保护，是在生产水冷壁时利用该技术，在水冷壁管上堆焊金属材料，以实现耐腐蚀、耐高温、耐磨的目的，这种技术通常只适用于生产厂家操作，使用企业难以达到，但是可以在购买产品时定制。
在炉膛内部容易磨损水冷壁的地方焊接防磨梁，这样就可以有效的避免因为局部涡流冲刷造成的水冷壁磨损，具体的防磨梁高度与宽度，需要结合锅炉的实际情况来确定【4】。
3.5水冷壁改良
对水冷壁的形状进行改良，使水冷壁管可以与卫燃带平直，这样就可以减少物料对水冷避的磨损冲刷，减少水冷壁的偏磨现象，在耐火材料与水冷壁的交叉处，增加管结构使粘附材料可以顺利的流入密相区，在完成浇注后，要检查过渡是否平滑，还要对浇筑材料进行磨平和修复处理。还可以通过销钉把浇注料固定在水冷壁上，形成多阶的材料流，这样就可以减缓材料的流速，降低颗粒浓度，减少水冷壁的磨损【5】。
结束语：
水冷壁的偏磨是锅炉运行中较为常见的现象，无法完全避免磨损，只能尽可能的减少磨损，延长使用寿命，为了实现企业生产效益的最大化，要在锅炉的管理、使用与维修上，做好充足的应对准备。
参考文献：
[1]王佳. 循环流化床锅炉水冷壁磨损与防磨研究[D].山东理工大学,2020.
[2]李辉. 循环流化床锅炉水冷壁的磨损原因分析及防磨措施[J]. 中国设备工程,2019(07):81-82.
[3]王锐捷. 浅谈循环流化床锅炉水冷壁磨损及预防[J]. 内燃机与配件,2017(08):109-110.
[4]赵红岩,尤文杰. 循环流化床锅炉水冷壁偏磨原因分析及改进[J]. 设备管理与维修,2017(06):79-80.
[5]邢延宏. 循环流化床锅炉磨损及防磨方法探讨[J]. 新型工业化,2020,10(05):63-64.