用于循环流化床水冷壁防磨的防磨装置及其安装方法与流程

本发明涉及流化床锅炉水冷壁技术领域，尤其涉及一种用于循环流化床水冷壁防磨的防磨装置及其安装方法。

背景技术：

循环流化床锅炉发电从1996年起步，2013年进入超临界时代。循环流化床锅炉因其资源综合利用优势取代煤粉炉成为火力发电行业趋势。但受排渣冷却辅助设备的限制锅炉容量上增加艰难。

循化流化床锅炉是通过将炉膛出口的烟气中夹杂的可燃烧固体颗粒通过分离器、回料装置等分离、再送回炉膛进行多次燃烧的一种设备，具有清洁、高效、燃料范围广等特点，有着很好的发展前景。由于循环流化床锅炉内固体颗粒浓度高、气固流速大等特点，循环流化床锅炉炉内水冷壁磨损及为严重，因此水冷壁防磨也成为锅炉稳定运行的核心。

目前防磨处理分为主动防磨和被动防磨。凸台软着陆技术防护能力有限，被覆盖区上部水冷壁会遭到严重磨损；让管结构设计较难，不合理的设计会引起耐磨材料局部应力集中，脱落后会加剧磨损；喷涂技术预处理不当会造成水冷壁管严重受损，带来巨大经济损失；堆焊防磨技术受成本限制，不适用于大面积防磨，可与其他防磨技术互补；激光熔敷技术耐磨性好但是施工难度大，成本高，所以被动防磨存在效果不理想、成本高等不足。而现有主动防磨技术使用浇注料，形成的防磨梁耐高温性差、大大增加了水冷壁承重；浇注料由于自身材料问题影响水冷壁的传热进而影响到炉内燃烧；笨重又影响水冷壁传热，因此需要选择合理的材料制作防磨梁并使用新安装工艺弥补传统防磨梁存在的一些缺点。

技术实现要素：

为了解决现有循环流化床水冷壁防磨处理存在防磨效果差、成本高的技术问题，本发明提供一种用于循环流化床水冷壁防磨的防磨装置及其安装方法，采用金属材料制作防磨块，安装工艺简便，而且具有良好的导热性、耐磨、耐高温。

本发明一方面提供一种用于循环流化床水冷壁防磨的防磨装置，所述循环流化床水冷壁管的两侧分别设置有鳍片，所述鳍片设置在所述循环流化床水冷壁管的表面，其特征在于，包括：

多个分别与所述循环流化床水冷壁管连接的防磨块；

每个防磨块分别由不锈钢板制成，并且每个防磨块上分别设置有与所述循环流化床水冷壁管相对的半圆形开环槽；

其中，所述半圆形开环槽朝向水冷壁管的外壁与所述循环流化床水冷壁管之间构造有预设的热胀间隙，并且所述半圆形开环槽两侧的突起与所述鳍片焊接在一起，使得每个防磨块带有开槽环的端部固定连接在所述循环流化床水冷壁上，两端部中间折弯凸起或未带开槽环的另一端从所述循环流化床水冷壁的表面向外延伸。

本发明优选的实施方式中，所述防磨块包括第一不锈钢板和第二不锈钢板，所述第一不锈钢板和所述第二不锈钢板之间被设置成有预设大小的夹角连接，并且所述第一不锈钢板和所述第二不锈钢板的端部分别设置有所述半圆形开环槽和位于所述半圆环两侧的突起。

本发明优选的实施方式中，所述防磨块包括第三不锈钢板和第四不锈钢板，所述第三不锈钢板和所述第四不锈钢板分别垂直于所述循环流化床水冷壁的表面，并且所述第三不锈钢板和所述第四不锈钢板直接通过多段相关垂直的不锈钢钢板连接，所述第三不锈钢板和所述第四不锈钢板的端部分别设置有所述半圆形开环槽和位于所述半圆环两侧的突起。

本发明进一步优选的实施方式中，所述防磨块中的多个不锈钢板由一整条不锈钢板弯折成多条不同段的不锈钢板而形成。

本发明优选的实施方式中，所述防磨块包括第五不锈钢钢板，所述第五不锈钢板为矩形不锈钢板，所述矩形不锈钢板一端设置有所述半圆形开环槽和位于所述半圆环两侧的突起，另一端自由垂直于所述循环流化床水冷壁，并从所述循环流化床水冷壁自由延伸。

本发明优选的实施方式中，所述多个防磨块并排焊接在所述循环流化床水冷壁上，并且每个防磨块之间设置有预设的热胀间隙。

本发明优选的实施方式中，所述多个防磨块依次上下错开排列地焊接在所述循环流化床水冷壁上，并且上方排列的防磨块的下端，与下方排列的防磨块的上端的位置相对应。

本发明优选的实施方式中，所述不锈钢板为310S不锈钢板，并且所述多个防磨块焊接至所述循环流化床水冷壁上之后，形成循环流化床水冷壁上的防磨梁。

本发明另一方面还提供一种防磨装置的安装方法，所述防磨装置用于循环流化床水冷壁，所述防磨装置为第一方面提供的任意一种所述的用于循环流化床水冷壁防磨的防磨装置；其特征在于，所述方法包括：

固定好激光水平定位仪，在需要循环流化床水冷壁上需要设置防磨块的高度做好水平标记线，沿标记线将水冷壁鳍片表面焊接区域清洗干净至露出金属光泽，将焊丝清洗后用丙酮清洗擦干，将母材至预定温度；

在远离水冷壁管处起弧，用焊丝点焊防磨块上突起的角部，室温冷却预定时间后用角向砂轮清理药皮；对点焊后的防磨块起弧待熔池形成后加焊丝转入正常焊接，冷却至室温清理药皮，用平磨机将焊缝打磨光滑；

对防磨块表面及其上部水冷壁鳍片进行除油、除锈、喷砂处理；

在距离基体表面预定距离处用等离子喷涂设备进行喷涂。

本发明优选的实施方式中，所述室温冷却预定时间为5-10分钟；所述距离基体表面预定距离为60-80mm，并且喷涂厚度为0.2-0.3mm。

采用本申请提供的用于循环流化床水冷壁防磨的防磨装置，防磨块采用不锈钢材质，所以防磨装置具有良好的导热性、耐磨、耐高温优点，半圆形开环槽朝向水冷壁管的外壁与循环流化床水冷壁管之间构造有预设的热胀间隙，所以对水冷壁传热的影响小。而且防磨块具有体积小、重量轻的优点，既不影响炉内燃烧也减小水冷壁承重；块与块之间相互独立可以避免局部磨损带来的大面积更换，维护成本低。进一步地，本申请中防磨块与水冷壁管之间、防磨块与防磨块之间预留的热胀间隙可以降低灰速同时保证足够的贴壁灰参与换热，也消除了焊接热应力。而且还提供了不同结构可采用冲压弯曲技术，具有制造效率高、表面光滑平整、坚固耐磨等优点。另外，本申请提供的防磨装置的安装方法对应的新安装工艺对水冷壁改动小，安装检修工期短。

发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例提供的第一种防磨块与水冷壁管之间的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的第二种防磨块与水冷壁管之间的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的第三种防磨块与水冷壁管之间的结构示意图。

图4为本发明实施例提供第一种防磨块对应第一种安装结构的俯视图。

图5为本发明实施例提供的第一种防磨块对应第一种安装结构的主视图。

图6为本发明实施例提供的第一种防磨块对应第二种安装结构的俯视图。

图7为本发明实施例提供的第一种防磨块对应第二种安装结构的主视图。

图8为本发明实施例提供的第三种防磨块的第一种安装结构的俯视图。

图9为本发明实施例提供的一种防磨装置的安装方法的流程图。

图10为本发明提供一种加装防磨块上部水冷壁磨损量的测试效果图。

图11为本发明提供一种加装防磨块下部水冷壁磨损量的测试效果图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述：

实施例

发明人在实现本实施例的技术方案过程中发现：不同结构防磨梁对水冷壁的防磨效果有不同的影响，防磨梁的防磨原理是破坏高浓度贴壁流颗粒，降低颗粒流下降速度，从而减小颗粒对水冷壁的冲刷磨损。一般水冷壁材质多采用浇注料严重影响水冷壁传热、炉内燃烧。为此，本实施例提供一种用于循环流化床水冷壁防磨的防磨装置，该循环流化床水冷壁管的两侧分别设置有鳍片，鳍片设置在所述循环流化床水冷壁管的表面，该防磨装置包括：

多个分别与循环流化床水冷壁连接的防磨块；

每个防磨块分别由不锈钢板制成，并且每个防磨块上分别设置有与循环流化床水冷壁管相对的半圆形开环槽；

其中，半圆形开环槽朝向水冷壁管的外壁与循环流化床水冷壁管之间构造有预设的热胀间隙(该间隙的具体值可以结合不同的项目设置成不同，具体的参数可以结合加工精度和/或试验结果来确定)，并且半圆形开环槽两侧的突起与鳍片焊接在一起，使得每个防磨块带有开槽环的端部固定连接在循环流化床水冷壁上，两端部中间折弯凸起或未带开槽环的另一端从循环流化床水冷壁的表面向外延伸。

在一些优选的实施方式中，带有开槽环的端部呈水平状态固定连接在循环流化床水冷壁上，这种构造方式，更利于带有开槽环的端部焊接到循环流化床水冷壁上。而在另一些优选的实施方式中，带有开槽环的端部设置有两个，并且两个端部与循环流化床水冷壁表面成锐角，这样防磨块成三角形，使得防磨块的稳定性更好。

优选的实施方式中，不锈钢板为310S不锈钢板，并且多个防磨块焊接至循环流化床水冷壁上之后，形成循环流化床水冷壁上的防磨梁。采用310S不锈钢板作为防磨梁制造材料通过焊接的方式安装在水冷壁鳍片上，很好的解决传统防磨梁影响水冷壁传热这一缺点。

采用本实施例提供的用于循环流化床水冷壁防磨的防磨装置，防磨块采用不锈钢材质，所以防磨装置具有良好的导热性、耐磨、耐高温优点，半圆形开环槽朝向水冷壁管的外壁与循环流化床水冷壁管之间构造有预设的热胀间隙，所以对水冷壁传热的影响小。而且防磨块具有体积小、重量轻的优点，既不影响炉内燃烧也减小水冷壁承重；块与块之间相互独立可以避免局部磨损带来的大面积更换，维护成本低。

本实施例提供三种不同结构的防磨块，并且本实施例提供的用于循环流化床水冷壁防磨的防磨装置中使用的多个防磨块，可以采用以下三种防磨块中的任意一种，也可以是不同种类的组合。下面结合本实施例提供三种不同结构的防磨块来对本实施例提供的用于循环流化床水冷壁防磨的防磨装置进一步解释说明：

如图1所示，本实施例提供的第一种结构的防磨块40包括第一不锈钢板41和第二不锈钢板42，第一不锈钢板41和第二不锈钢板42之间被设置成有预设大小的夹角连接，并且第一不锈钢板41和第二不锈钢板42的端部分别设置有半圆形开环槽和位于半圆环两侧的突起。

本实施例优选的实施方式中，防磨块40中的多个不锈钢板由一整条不锈钢板弯折成多条不同段的不锈钢板而形成。

具体地，在折弯处做好标记线，上下边缘沿长度方向冲水冷壁管直径大小的孔，上下两条长边沿宽度方向预留0.2-0.5mm的加工量；

进一步地，本实施例中，第一种结构的防磨块40，可选厚度为3.5-5mm，材质为310S的不锈钢材料，将其剪切成矩形板材。然后沿标记线铣深度1.5-3mm的倒直角槽，放入弯曲设备冲压成型，消除回弹得到该第一种防磨块40的结构。

本实施例优选的实施方式中，多个防磨块40并排焊接(通过焊点20焊接在循环流化床水冷壁的鳍片10)在循环流化床水冷壁上，并且每个防磨块40之间设置有预设的热胀间隙。而且半圆形开环槽朝向水冷壁管30的外壁与循环流化床水冷壁管30之间构造有预设的热胀间隙。

具体地，将防磨块边缘打磨光滑并在焊接区域开坡口；并清理水冷壁面，固定好激光水平定位仪，采用第一种防磨块40，防磨块40安装在同一水平高度如图4、图5，相邻两个防磨块之间预留0.2-0.5mm的热胀间隙，在焊接区域做好标记线；再沿标记线将水冷壁鳍片10表面焊接区域清理干净至露出金属光泽；焊丝表面清理后用丙酮清洗擦干，预热母材至设定温度；并用焊丝点焊防磨块40凸出部分四个角，室温冷却5-10min后用角向砂轮清理药皮；另外，在远离水冷壁管30处起弧待熔池形成后加焊丝转入正常焊接；焊接后冷却至室温清理药皮，用平磨机将焊缝打磨光滑确保焊缝高度小于1mm。

进一步地，还需要对焊缝、防磨块表面及其上部水冷壁进行除油、除锈、喷砂处理，调整工艺参数，在距离基体表面60-80mm处用等离子喷涂设备进行喷涂，喷涂厚度为0.2-0.3mm。

如图4、图5所示，本实施例提供的多个防磨块40安装在同一水平高度，相邻防磨块之间预留热胀间隙；如图6、图7所示，本实施例提供的多个防磨块40还可以依次上下错开排列地焊接在循环流化床水冷壁上，对应的防磨块安装在相邻水平高度，同一水平高度防磨块间隔安装，上下两行防磨块相互弥补间隔，交错安装。

前述第二种结构优点在于可以使防磨块上的积灰从防磨块两侧继续重新下落；相邻防磨块之间、鳍片与水冷壁管之间的热胀间隙既能降低灰速又能保证足够的贴壁灰参与换热，减少防磨块对水冷壁传热的影响。

由于本实施例提供的防磨装置中，防磨块与水冷壁管之间、防磨块与防磨块之间预留的热胀间隙可以降低灰速同时保证足够的贴壁灰参与换热，也消除了焊接热应力。而且还提供了不同结构可采用冲压弯曲技术，具有制造效率高、表面光滑平整、坚固耐磨等优点。

如图2所示，本实施例提供的第二种防磨块50包括第三不锈钢板51和第四不锈钢板52，第三不锈钢板51和第四不锈钢板52分别垂直于循环流化床水冷壁的表面，并且第三不锈钢板51和第四不锈钢板52直接通过多段相关垂直的不锈钢钢板(不锈钢钢板53、不锈钢钢板54、不锈钢钢板55)连接，第三不锈钢板51和第四不锈钢板52的端部分别设置有半圆形开环槽和位于半圆环两侧的突起。

对于第二种防磨块50的具体实现，可以将3.5-5mm厚，材质可选310S的不锈钢材料剪切成矩形板材，在折弯处做好标记线，上下边缘沿长度方向冲水冷壁管直径大小的孔，上下两条长边沿宽度方向预留0.2-0.5mm的加工量；沿标记线车深度1.5-3mm的倒直角槽，放入弯曲设备冲压成型，消除回弹得到防磨块结构；将防磨块边缘打磨光滑并在焊接区域开坡口。

然后清理水冷壁面，固定好激光水平定位仪，例如，采用第二种优选的安装结构(与图6、图7对应，将第一种防磨块40替换为第二种防磨块50即可)，防磨块50安装在相邻水平高度，同一水平高度防磨块间隔安装，上下两行防磨块相互弥补间隔，交错安装的方式与图6、图7类似。进一步地，在焊接区域做好标记线，沿标记线将水冷壁鳍片10表面焊接区域清理干净至露出金属光泽。焊丝表面清理后用丙酮清洗擦干，预热母材至设定温度。用焊丝点焊防磨块50凸出部分四个角，室温冷却5-10min后用角向砂轮清理药皮；在远离水冷壁管30处起弧待熔池形成后加焊丝转入正常焊接；焊接后冷却至室温清理药皮，用平磨机将焊缝打磨光滑确保焊缝高度小于1mm。最后对焊缝、防磨块表面及其上部水冷壁鳍片进行除油、除锈、喷砂处理，调整工艺参数，在距离基体表面60-80mm处用等离子喷涂设备进行喷涂，喷涂厚度为0.2-0.3mm。

如图2所示，本实施例提供的第三种防磨块60包括第五不锈钢钢板，第五不锈钢板为矩形不锈钢板，矩形不锈钢板一端设置有半圆形开环槽和位于半圆环两侧的突起，另一端自由垂直于循环流化床水冷壁，并从循环流化床水冷壁自由延伸。

并且对于第三种防磨块60的具体实现，可以将3.5-5mm厚，材质可选310S的不锈钢材料剪切成矩形板材，在其中较长的一边缘沿长度方向冲水冷壁管直径大小的孔，冲孔的长边沿宽度方向预留0.2-0.5mm的加工量，得到防磨块结构60；将边缘打磨光滑并在焊接区域开坡口。然后清理水冷壁面，固定好激光水平定位仪，采用第一种安装结构，防磨块安装可以参照图4、图5类似的；但是本实施例的防磨块60安装之后，如图8所示，与半圆形开槽环相对的另一边开有导流槽70。并且在同一水平高度与图4、图5类似，相邻两个防磨块之间预留0.2-0.5mm的热胀间隙。在焊接区域做好标记线，沿标记线将水冷壁鳍片10表面焊接区域清理干净至露出金属光泽。焊丝表面清理后用丙酮清洗擦干，预热母材至设定温度。用焊丝点焊防磨块60两边端点，室温冷却5-10min后用角向砂轮清理药皮；在远离水冷壁管30处起弧待熔池形成后加焊丝转入正常焊接；焊接后冷却至室温清理药皮，用平磨机将焊缝打磨光滑确保焊缝高度小于1mm。最后对焊缝、防磨块表面及其上部水冷壁鳍片进行除油、除锈、喷砂处理，调整工艺参数，在距离基体表面60-80mm处用等离子喷涂设备进行喷涂，喷涂厚度为0.2-0.3mm。

如图9所示，本实施例还提供一种防磨装置的安装方法，防磨装置为上述图1-图8中提供的任意一种的用于循环流化床水冷壁防磨的防磨装置；对应的安装方法包括：

S110.固定好激光水平定位仪，在需要循环流化床水冷壁上需要设置防磨块的高度做好水平标记线，沿标记线将水冷壁鳍片表面焊接区域清洗干净至露出金属光泽，将焊丝清洗后用丙酮清洗擦干，将母材至预定温度；

S120.在远离水冷壁管处起弧，用焊丝点焊防磨块上开环槽两边突起的角部，室温冷却预定时间后用角向砂轮清理药皮；对点焊后的防磨块起弧待熔池形成后加焊丝转入正常焊接，冷却至室温清理药皮，用平磨机将焊缝打磨光滑；

S130.对防磨块表面及其上部水冷壁鳍片进行除油、除锈、喷砂处理；

S140.在距离基体表面预定距离处用等离子喷涂设备进行喷涂。

本实施例优选的实施方式中，室温冷却预定时间为5-10分钟；距离基体表面预定距离为60-80mm，并且喷涂厚度为0.2-0.3mm。

由于提供的防磨装置的安装方法对应的新安装工艺对水冷壁改动小，所以具有安装检修工期短的优点。

参见图10、11，图10为本发明提供一种加装防磨块上部水冷壁磨损量的测试效果图，图11为本发明提供一种加装防磨块下部水冷壁磨损量的测试效果图。其中4-1代表第一种防磨块40对应的测试结果，4-2代表第二种防磨块50对应的测试结果，4-3代表第三种防磨块60对应的测试结果。如图10、图11所示，在模拟运行工况中各监测点的实际磨损情况：图中横坐标是监测点，纵坐标是监测点磨损量。

首先，将安装防磨块的锅炉炉膛的网格文件导入fluent中；

进一步地，根据实际情况设置好操作条件及参数；

进一步地，在防磨块上下水冷壁上等距各取五个监测点，用于检测运行中水冷壁实际磨损情况；

进一步地，开始模拟运行3-5min；

进一步地，模拟运行结束将所得数据整理，通过公式计算出运行中水冷壁磨损量，将数据整理成折线图。

在防磨块上部水冷壁上由远至近取5个监测点，在防磨块下部水冷壁上由近至远取5个监测点，从图中可以看出防磨块对水冷壁保护效果良好，与其他部位相比防磨块根部磨损较为严重。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明实施例的范围。

最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。

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