余熱鍋爐熱風(fēng)管道防磨處理方法
近年來，隨著國產(chǎn)化純低溫余熱發(fā)電項目設(shè)計、運行日趨成熟，國內(nèi)眾多新型干法水泥生產(chǎn)線都增設(shè)了余熱電站。從目前已投產(chǎn)的項目來看，不但為企業(yè)創(chuàng)造了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟效益，而且節(jié)約能源，符合倡導(dǎo)的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)政策。所以國產(chǎn)化純低溫余熱發(fā)電項目的成功是水泥工業(yè)發(fā)展史上的又一次飛躍。
而余熱鍋爐熱風(fēng)管道等設(shè)備在運行過程中，其內(nèi)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(fēng)，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。因此，對其內(nèi)表面進行防磨防腐處理是必要的。根據(jù)全國各地類似設(shè)備的防護情況，結(jié)合我公司長期從事該行業(yè)的實際施工經(jīng)驗，針對該設(shè)備的實際磨損狀況、工況參數(shù)和失效機理，經(jīng)我公司工程技術(shù)人員的認(rèn)真分析，設(shè)計出如下防磨方案，采用該技術(shù)處理后，能獲得良好的防護效果，設(shè)備使用壽命可大大延長。
失效分析
余熱鍋爐熱風(fēng)管道等設(shè)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(shù)
f2—受熱面布置型式及沖刷方式系數(shù)
C—飛灰濃度
V—煙氣速度
可以看出，當(dāng)煤種和受熱面結(jié)構(gòu)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(fēng)面部位，由于氣流拐向的離心作用，沖刷磨損特別嚴(yán)重。
就目前國內(nèi)已運行的余熱發(fā)電項目總體來看，工藝布置和設(shè)備配置還是比較科學(xué)、比較合理的。但實際長期運轉(zhuǎn)中還存在一些問題，尤其是熱風(fēng)管道的磨損加劇，使用壽命下降。因為大多數(shù)余熱發(fā)電項目是在水泥生產(chǎn)線布局完成后增設(shè)的，所以在余熱發(fā)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(shè)置都增加了系統(tǒng)的通風(fēng)阻力。同時為了不影響回轉(zhuǎn)窯的正常操作就必然要提高風(fēng)速，正是由于風(fēng)向和風(fēng)速的改變導(dǎo)致了熱風(fēng)管道和旋風(fēng)除塵器的磨損加劇。
余熱電站投產(chǎn)后前水泥生產(chǎn)線熱風(fēng)管道被磨穿后，一方面造成系統(tǒng)漏風(fēng)；另一方面造成大量的揚塵，對回轉(zhuǎn)窯操作并沒有十分明顯的影響。但余熱電站投產(chǎn)后，系統(tǒng)漏風(fēng)就直接影響進入余熱鍋爐的氣體溫度下降，從而造成發(fā)電機發(fā)電量的下降，直接影響企業(yè)經(jīng)濟效益。
防護層設(shè)計
1、篦冷機開口到取氣箱體出口內(nèi)部采用內(nèi)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(zhì)為A3鋼，耙釘高度90㎜，耙釘間距為100-120㎜左右。
2、在熱風(fēng)管道設(shè)計采用內(nèi)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(wǎng)作為骨架材料，龜甲網(wǎng)材質(zhì)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(yǎng)護⑦拆模⑧注意事項
（1）表面處理
設(shè)備內(nèi)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(wǎng)。
（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(shè)備內(nèi)壁上，交叉布置，采用點焊方法焊接牢固，不能有松動現(xiàn)象，以確保澆注料澆注后密實牢固。
（3）支模板
在設(shè)備表面制作模板，表面經(jīng)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(yù)攪拌2分鐘，再加水?dāng)嚢?分鐘到滿足施工性能為準(zhǔn)。
（5）澆注
進行澆注，振動成型，連續(xù)澆注到位，厚度達(dá)到規(guī)定要求。
（6）養(yǎng)護
10℃以上成型后，自然養(yǎng)護24小時可拆模，潮濕環(huán)境3天以上。
（7）拆模
養(yǎng)護后拆除模板。
注意事項
施工拌料時要嚴(yán)格控制水分比例，每次拌料的時間必須在45分鐘內(nèi)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(xiàn)象。內(nèi)襯墻體平直誤差不超過2mm。
要充分考慮內(nèi)襯受熱膨脹情況，合理布置膨脹縫。
灰管道防磨工藝
一、影響磨損的因素分析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(chǎn)生影響。一般來講，灰中sio2越高其硬度越大?；业挠捕仍礁?，輸送過程中管道磨損越大?！?/p>
2、管道介質(zhì)流速 管道磨損量大致與管道內(nèi)灰顆粒沖擊管壁的速度的三次方成正比，因而管道內(nèi)流速變化對磨損量影響較大。不同類型的氣力除灰系統(tǒng)管道內(nèi)流速相差較大，例如MoUer公司、ABB公司正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)，始端流速一般4-6m/s，終端流速16-18m／s；國內(nèi)正壓倉泵系統(tǒng)，始端流速12-16m／s，終端可達(dá)30-40m/s。但也有相同的系統(tǒng)類型、不同的制造商，其管道流速存在差異的現(xiàn)象，例如同樣是低正壓氣力輸送系統(tǒng)，美國UCC公司始端流速大于18m/s，終端一般設(shè)在30m／s左右而美國JOY公司，始端流速小于12m/s，終端一般設(shè)在20m/s左右。因此管道磨損與不同類型的輸送系統(tǒng)、輸送機理和不同的公司設(shè)備構(gòu)成有關(guān)?！?/p>
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(zhì)量流量與空氣的質(zhì)量流量之比(kg/kg)?；痣姀S氣力除灰管道內(nèi)的氣灰比一般在10~40范圍內(nèi)。因為輸送濃度越高，顆粒與管壁的摩擦或撞擊次數(shù)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(yán)重?！?/p>
4、輸料管 包括輸料管的材質(zhì)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(fā)生，然后逐步發(fā)展，在表面可以畫出不規(guī)則的等高線，正如在路面上產(chǎn)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(chǎn)生傷痕，有關(guān)資料表明，磨損在氣流以20°~30°的角度碰撞時較為嚴(yán)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(chǎn)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(yán)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(zhuǎn)180°繼續(xù)使用。彎管磨損比直管要嚴(yán)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(tài) 輸灰管內(nèi)的流動狀態(tài)與灰氣比密切相關(guān)壁的磨蝕遠(yuǎn)大于栓淹輸送。經(jīng)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(xiàn)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(yīng)根據(jù)不同的輸送物料和不同輸送條件采用相應(yīng)的防磨、耐磨技術(shù)措施。
二、防磨技術(shù)1、管件的防磨結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1)活肘板的防磨彎頭 某種特殊結(jié)構(gòu)的防磨彎頭?？紤]到彎頭的磨損一般發(fā)生在背部，該彎頭在背部設(shè)計了可拆卸的肘板。當(dāng)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?lián)Q上新的肘板即可。不僅節(jié)省了維修費用，而且省時、省力、靈活方便?！?/p>
(2)梯形襯板防磨彎頭 將彎頭肘部內(nèi)壁鑄成梯形結(jié)構(gòu)，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(yán)重的20°~30°的碰撞角，從而可以延長彎頭的使用壽命。此結(jié)構(gòu)的弊端是增大了彎頭的局部壓損?！?/p>
(3)矩形截面防磨彎頭 矩形結(jié)構(gòu)的彎頭可使物料分散撞擊肘板表面，并在管壁外側(cè)襯有耐磨材料制成的襯板，且采用可更換結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)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(jù)。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(fù)合管、陶瓷管、襯膠管、聚酯材料管道、鑄石管道等。