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余热锅炉热风管道防磨处理方法

日期:2016-04-12 16:44 关注:

近年来,随着国产化纯低温余热发电项目设计、运行日趋成熟,国内众多新型干法水泥生产线都增设了余热电站。从目前已投产的项目来看,不但为企业创造了相当可观的经济效益,而且节约能源,符合国家倡导的循环经济产业政策。所以国产化纯低温余热发电项目的成功是水泥工业发展史上的又一次飞跃。
而余热锅炉热风管道等设备在运行过程中,其内表面长期受到高速高温含粉尘气流强烈的冲刷、磨损,管壁极易被磨蚀减薄,甚至穿孔漏风,严重影响正常生产。因此,对其内表面进行防磨防腐处理是非常必要的。根据全国各地类似设备的防护情况,结合我公司长期从事该行业的实际施工经验,针对该设备的实际磨损状况、工况参数和失效机理,经我公司工程技术人员的认真分析,设计出如下防磨方案,采用该技术处理后,能获得良好的防护效果,设备使用寿命可大大延长。

失效分析

余热锅炉热风管道等设备失效的原因主要是受到高速高温含粉尘气流强烈的冲刷磨损。
磨损量的理论计算公式为E=f1×f2×C×V3.5
式中:
E—磨损量
f1—灰粒特性系数
f2—受热面布置型式及冲刷方式系数
C—飞灰浓度
V—烟气速度
可以看出,当煤种和受热面结构型式一定时,其磨损量与飞灰浓度的一次方成正比,与烟气流速的3.5次方成正比。说明影响磨损的首要因素是烟气流速,其次是飞灰浓度。尤其在弯管迎风面部位,由于气流拐向的离心作用,冲刷磨损特别严重。
就目前国内已运行的余热发电项目总体来看,工艺布置和设备配置还是比较科学、比较合理的。但实际长期运转中还存在一些问题,尤其是热风管道的磨损加剧,使用寿命下降。因为大多数余热发电项目是在水泥生产线布局完成后增设的,所以在余热发电布局时就不可避免地增加许多弯头,而且由于余热锅炉的设置都增加了系统的通风阻力。同时为了不影响回转窑的正常操作就必然要提高风速,正是由于风向和风速的改变导致了热风管道和旋风除尘器的磨损加剧。
余热电站投产后前水泥生产线热风管道被磨穿后,一方面造成系统漏风;另一方面造成大量的扬尘,对回转窑操作并没有十分明显的影响。但余热电站投产后,系统漏风就直接影响进入余热锅炉的气体温度下降,从而造成发电机发电量的下降,直接影响企业经济效益。

防护层设计

1、篦冷机开口至取气箱体出口内部采用内衬HDG型氧化铝碳化硅耐磨浇注料防护层厚度为100㎜,采取浇注的施工工艺,并用 “Y”型耙钉作为骨架材料,耙钉材质为A3钢,耙钉高度90㎜,耙钉间距为100-120㎜左右。
2、在热风管道设计采用内衬MC型高温抗磨防腐衬里材料,防护层厚度为25-30㎜,采取涂抹的施工工艺,并用龟甲网作为骨架材料,龟甲网材质为Q235,厚度为20㎜。在管道倒板位置采用MC-3型捣打料,不会脱落。

施工工艺流程

施工流程为:①表面处理 ②焊接耙钉 ③支模板④配料搅拌⑤浇注 ⑥养护⑦拆模⑧注意事项
(1)表面处理
设备内壁存在铁锈和松散的浮灰、油漆等杂物,先用打磨机等工具将铁锈和浮灰等杂物清理干净,以便焊龟甲网。
(2)焊接耙钉
耙钉用A3钢材料制做,为 “Y”型,耙钉间距为100-120㎜左右。焊接到设备内壁上,交叉布置,采用点焊方法焊接牢固,不能有松动现象,以确保浇注料浇注后密实牢固。
(3)支模板
在设备表面制作模板,表面经涂油或刷水,以便浇注HDG 型高强耐磨浇注料。
(4)配料搅拌
先将干料预搅拌2分钟,再加水搅拌3分钟直至满足施工性能为准。
(5)浇注
进行浇注,振动成型,连续浇注到位,厚度达到规定要求。
(6)养护
10℃以上成型后,自然养护24小时可拆模,潮湿环境3天以上。
(7)拆模
养护后拆除模板。

注意事项

施工拌料时要严格控制水分比例,每次拌料的时间必须在45分钟内用完。浇注时进料与捣固之间相隔时间最长不超过20分钟。浇注时以电振动为主人工振动为辅。模板的支撑要牢固;通过人孔,看火孔等处需作专门模板。脱模后检查外观无蜂窝、麻面、裂纹等现象。内衬墙体平直误差不超过2mm。
要充分考虑内衬受热膨胀情况,合理布置膨胀缝。

灰管道防磨工艺

一、影响磨损的因素分析

1、输送物料特性 包括颗粒粒径、成分、形状、密度、和粘附性等。不同的煤种和炉型对灰的这些特性影响较大,进而对管道的磨损产生影响。一般来讲,灰中sio2越高其硬度越大。灰的硬度越高,输送过程中管道磨损越大。 

2、管道介质流速 管道磨损量大致与管道内灰颗粒冲击管壁的速度的三次方成正比,因而管道内流速变化对磨损量影响较大。不同类型的气力除灰系统管道内流速相差较大,例如MoUer公司、ABB公司正压浓相气力输送系统,始端流速一般4-6m/s,终端流速16-18m/s;国内正压仓泵系统,始端流速12-16m/s,终端可达30-40m/s。但也有相同的系统类型、不同的制造商,其管道流速存在差异的现象,例如同样是低正压气力输送系统,美国UCC公司始端流速大于18m/s,终端一般设在30m/s左右而美国JOY公司,始端流速小于12m/s,终端一般设在20m/s左右。因此管道磨损与不同类型的输送系统、输送机理和不同的公司设备构成有关。 

3、输送浓度 物料气力输送浓度通常以灰气比表示,即粉料的质量流量与空气的质量流量之比(kg/kg)。火电厂气力除灰管道内的气灰比一般在10~40范围内。因为输送浓度越高,颗粒与管壁的摩擦或撞击次数越多,因此在其他输送条件相同的情况下,气灰比越高,管道磨损越严重。 

4、输料管 包括输料管的材质和金属组织、硬度、表面加工情况、管径、配管方式及形状等。输料管表面上的唐损并不是均匀的,首先在局部发生,然后逐步发展,在表面可以画出不规则的等高线,正如在路面上产生局部的坑洼一样。磨损的部位由于材料的缺陷或粒子的磨擦和撞击产生伤痕,有关资料表明,磨损在气流以20°~30°的角度碰撞时最为严重,垂直碰撞时反而减小。因为磨损是由于粒子与壁面摩擦或碰撞产生的,所以粒子越大,速度越大,亦即摩擦或碰撞的能量越大,则磨损越严重。直管磨损的相对较轻,故较少采取防磨措施。为了延长输送管道的使用寿命,可将管子旋转180°继续使用。弯管磨损比直管要严重得多,对于弯管仅靠增大其弯曲半径不能完全解决膳损问题。

5、流动状态 输灰管内的流动状态与灰气比密切相关壁的磨蚀远大于栓淹输送。经验证明,上述因素对磨损的影响不是孤立的,而是综合地出现的。因此,即使对同一种输送物料和相同管材的输料管,由于输送条件不同,磨损程度也不同。应根据不同的输送物料和不同输送条件采用相应的防磨、耐磨技术措施。

二、防磨技术

1、管件的防磨结构设计 

(1)活肘板的防磨弯头 某种特殊结构的防磨弯头。考虑到弯头的磨损一般发生在背部,该弯头在背部设计了可拆卸的肘板。当肘板磨穿后,不必将整个弯头更换,只需将肘部四只螺丝拆下换上新的肘板即可。不仅节省了维修费用,而且省时、省力、灵活方便。 

(2)梯形衬板防磨弯头 将弯头肘部内壁铸成梯形结构,可使物料与弯头垂直撞击,变划痕磨损为撞击磨损,避开划损最为严重的20°~30°的碰撞角,从而可以延长弯头的使用寿命。此结构的弊端是增大了弯头的局部压损。 

(3)矩形截面防磨弯头 矩形结构的弯头可使物料分散撞击肘板表面,并在管壁外侧衬有耐磨材料制成的衬板,且采用可更换结构。该结构弯头使用寿命较长,而且制造、更换方便。 

2、耐磨管材 

工作压力、工作温度和耐磨蚀性是选择气力除灰管道材料的主要依据。耐磨管材可分为两大类,一类是普通碳钢管,例如Q235—A.F螺旋焊接钢管、10号无缝钢管。另一类是耐磨管道,包括低合金钢管、合金铸铁管、各种复合管、陶瓷管、衬胶管、聚酯材料管道、铸石管道等。

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