余熱鍋爐熱風管道防磨處理方法

近年來，隨著國產化純低溫余熱發電項目設計、運行日趨成熟，國內眾多新型干法水泥生產線都增設了余熱電站。從目前已投產的項目來看，不但為企業創造了相當可觀的經濟效益，而且節約能源，符合倡導的循環經濟產業政策。所以國產化純低溫余熱發電項目的成功是水泥工業發展史上的又一次飛躍。
而余熱鍋爐熱風管道等設備在運行過程中，其內表面長期受到高速高溫含粉塵氣流強烈的沖刷、磨損，管壁極易被磨蝕減薄，可能穿孔漏風，嚴重影響正常生產。因此，對其內表面進行防磨防腐處理是必要的。根據全國各地類似設備的防護情況，結合我公司長期從事該行業的實際施工經驗，針對該設備的實際磨損狀況、工況參數和失效機理，經我公司工程技術人員的認真分析，設計出如下防磨方案，采用該技術處理后，能獲得良好的防護效果，設備使用壽命可大大延長。

失效分析

余熱鍋爐熱風管道等設備失效的原因主要是受到高速高溫含粉塵氣流強烈的沖刷磨損。
磨損量的理論計算公式為E=f1×f2×C×V3.5
式中：
E—磨損量
f1—灰粒特性系數
f2—受熱面布置型式及沖刷方式系數
C—飛灰濃度
V—煙氣速度
可以看出，當煤種和受熱面結構型式一定時，其磨損量與飛灰濃度的一次方成正比，與煙氣流速的3.5次方成正比。說明影響磨損的首要因素是煙氣流速，其次是飛灰濃度。尤其在彎管迎風面部位，由于氣流拐向的離心作用，沖刷磨損特別嚴重。
就目前國內已運行的余熱發電項目總體來看，工藝布置和設備配置還是比較科學、比較合理的。但實際長期運轉中還存在一些問題，尤其是熱風管道的磨損加劇，使用壽命下降。因為大多數余熱發電項目是在水泥生產線布局完成后增設的，所以在余熱發電布局時就不可避免地增加許多彎頭，而且由于余熱鍋爐的設置都增加了系統的通風阻力。同時為了不影響回轉窯的正常操作就必然要提高風速，正是由于風向和風速的改變導致了熱風管道和旋風除塵器的磨損加劇。
余熱電站投產后前水泥生產線熱風管道被磨穿后，一方面造成系統漏風；另一方面造成大量的揚塵，對回轉窯操作并沒有十分明顯的影響。但余熱電站投產后，系統漏風就直接影響進入余熱鍋爐的氣體溫度下降，從而造成發電機發電量的下降，直接影響企業經濟效益。

防護層設計

1、篦冷機開口到取氣箱體出口內部采用內襯HDG型氧化鋁碳化硅耐磨澆注料防護層厚度為100㎜，采取澆注的施工工藝，并用 “Y”型耙釘作為骨架材料，耙釘材質為A3鋼，耙釘高度90㎜，耙釘間距為100-120㎜左右。
2、在熱風管道設計采用內襯MC型高溫抗磨防腐襯里材料，防護層厚度為25-30㎜，采取涂抹的施工工藝，并用龜甲網作為骨架材料，龜甲網材質為Q235，厚度為20㎜。在管道倒板位置采用MC-3型搗打料，不會脫落。

施工工藝流程

施工流程為：①表面處理 ②焊接耙釘 ③支模板④配料攪拌⑤澆注 ⑥養護⑦拆模⑧注意事項
（1）表面處理
設備內壁存在鐵銹和松散的浮灰、油漆等雜物，先用打磨機等工具將鐵銹和浮灰等雜物清理干凈，以便焊龜甲網。
（2）焊接耙釘
耙釘用A3鋼材料制做，為 “Y”型，耙釘間距為100-120㎜左右。焊接到設備內壁上，交叉布置，采用點焊方法焊接牢固，不能有松動現象，以確保澆注料澆注后密實牢固。
（3）支模板
在設備表面制作模板，表面經涂油或刷水，以便澆注HDG 型高強耐磨澆注料。
(4)配料攪拌
先將干料預攪拌2分鐘，再加水攪拌3分鐘到滿足施工性能為準。
（5）澆注
進行澆注，振動成型，連續澆注到位，厚度達到規定要求。
（6）養護
10℃以上成型后，自然養護24小時可拆模，潮濕環境3天以上。
（7）拆模
養護后拆除模板。

注意事項

施工拌料時要嚴格控制水分比例，每次拌料的時間必須在45分鐘內用完。澆注時進料與搗固之間相隔時間不超過20分鐘。澆注時以電振動為主人工振動為輔。模板的支撐要牢固；通過人孔，看火孔等處需作專門模板。脫模后檢查外觀無蜂窩、麻面、裂紋等現象。內襯墻體平直誤差不超過2mm。
要充分考慮內襯受熱膨脹情況，合理布置膨脹縫。

灰管道防磨工藝

1、輸送物料特性 包括顆粒粒徑、成分、形狀、密度、和粘附性等。不同的煤種和爐型對灰的這些特性影響較大，進而對管道的磨損產生影響。一般來講，灰中sio2越高其硬度越大。灰的硬度越高，輸送過程中管道磨損越大。　

2、管道介質流速 管道磨損量大致與管道內灰顆粒沖擊管壁的速度的三次方成正比，因而管道內流速變化對磨損量影響較大。不同類型的氣力除灰系統管道內流速相差較大，例如MoUer公司、ABB公司正壓濃相氣力輸送系統，始端流速一般4-6m/s，終端流速16-18m／s；國內正壓倉泵系統，始端流速12-16m／s，終端可達30-40m/s。但也有相同的系統類型、不同的制造商，其管道流速存在差異的現象，例如同樣是低正壓氣力輸送系統，美國UCC公司始端流速大于18m/s，終端一般設在30m／s左右而美國JOY公司，始端流速小于12m/s，終端一般設在20m/s左右。因此管道磨損與不同類型的輸送系統、輸送機理和不同的公司設備構成有關。　

3、輸送濃度 物料氣力輸送濃度通常以灰氣比表示，即粉料的質量流量與空氣的質量流量之比(kg/kg)。火電廠氣力除灰管道內的氣灰比一般在10~40范圍內。因為輸送濃度越高，顆粒與管壁的摩擦或撞擊次數越多，因此在其他輸送條件相同的情況下，氣灰比越高，管道磨損越嚴重。　

4、輸料管 包括輸料管的材質和金屬組織、硬度、表面加工情況、管徑、配管方式及形狀等。輸料管表面上的唐損并不是均勻的，首先在局部發生，然后逐步發展，在表面可以畫出不規則的等高線，正如在路面上產生局部的坑洼一樣。磨損的部位由于材料的缺陷或粒子的磨擦和撞擊產生傷痕，有關資料表明，磨損在氣流以20°~30°的角度碰撞時較為嚴重，垂直碰撞時反而減小。因為磨損是由于粒子與壁面摩擦或碰撞產生的，所以粒子越大，速度越大，亦即摩擦或碰撞的能量越大，則磨損越嚴重。直管磨損的相對較輕，故較少采取防磨措施。為了延長輸送管道的使用壽命，可將管子旋轉180°繼續使用。彎管磨損比直管要嚴重得多，對于彎管僅靠增大其彎曲半徑不能完全解決膳損問題。

5、流動狀態 輸灰管內的流動狀態與灰氣比密切相關壁的磨蝕遠大于栓淹輸送。經驗證明，上述因素對磨損的影響不是孤立的，而是綜合地出現的。因此，即使對同一種輸送物料和相同管材的輸料管，由于輸送條件不同，磨損程度也不同。應根據不同的輸送物料和不同輸送條件采用相應的防磨、耐磨技術措施。

1、管件的防磨結構設計　

(1)活肘板的防磨彎頭 某種特殊結構的防磨彎頭。考慮到彎頭的磨損一般發生在背部，該彎頭在背部設計了可拆卸的肘板。當肘板磨穿后，不必將整個彎頭更換，只需將肘部四只螺絲拆下換上新的肘板即可。不僅節省了維修費用，而且省時、省力、靈活方便。　

(2)梯形襯板防磨彎頭 將彎頭肘部內壁鑄成梯形結構，可使物料與彎頭垂直撞擊，變劃痕磨損為撞擊磨損，避開劃損較為嚴重的20°~30°的碰撞角，從而可以延長彎頭的使用壽命。此結構的弊端是增大了彎頭的局部壓損。　

(3)矩形截面防磨彎頭 矩形結構的彎頭可使物料分散撞擊肘板表面，并在管壁外側襯有耐磨材料制成的襯板，且采用可更換結構。該結構彎頭使用壽命較長，而且制造、更換方便。　

2、耐磨管材　

工作壓力、工作溫度和耐磨蝕性是選擇氣力除灰管道材料的主要依據。耐磨管材可分為兩大類，一類是普通碳鋼管，例如Q235—A．F螺旋焊接鋼管、10號無縫鋼管。另一類是耐磨管道，包括低合金鋼管、合金鑄鐵管、各種復合管、陶瓷管、襯膠管、聚酯材料管道、鑄石管道等。