脉冲涡流技术在CFB锅炉检测中的应用

(中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司，浙江 宁波 315207)

CFB(循环流化床)锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、负荷调节幅度大、可在床内直接脱硫、实现低NOx排放、燃料制备系统简单及易于实现灰渣综合利用等众多优点，在生产用汽、供热、热电联产及电站锅炉中被广泛采用。然而，CFB锅炉炉内水冷壁受高浓度床料冲刷、磨损，导致水冷壁管壁减薄、造成泄漏或爆管事件频繁发生[1]，不仅缩短了锅炉连续运行周期，造成机组利用率低，且运行维护费用增大。因此，对水冷壁高覆盖率、高效率的“体检”必不可少。在实践中，脉冲涡流精扫技术能快速、准确定位缺陷部位，及时排除隐患，为装置的安全生产提供了保障。

1 原 理

在探头加载瞬间关断电流，激励线圈会激励出快速衰减的脉冲磁场，脉冲磁场就会在管道中产生脉冲涡流。涡流会产生二次磁场，如果管道上有缺陷，则会影响加载管道上脉冲涡流状况，继而影响接收传感器上的感应电压。感应电压中含有被测试件的电导率、磁导率及形状尺寸等综合信息。脉冲涡流技术可以通过解析电信号，判断试件的壁厚、缺陷等信息。图1为脉冲涡流技术原理示意。

图1 脉冲涡流原理示意

2 优缺点对比

目前，在锅炉压力容器检测中常见的无损检测技术有超声导波、超声波测厚、磁粉探伤、放射检测及渗透检测等[2-4]部分，检测方法的优缺点对比见表1。

表1 常用检测方法的优缺点对比

通过上述对比分析可知，超声导波、超声波测厚、磁粉探伤、放射检测及渗透检测这几种方法检测CFB锅炉水冷壁缺陷均存在技术局限性，采用脉冲涡流检测技术检测CFB锅炉水冷壁缺陷更具优势。该技术覆盖面广、检测效率高、不受焊缝及被测物件表面状态影响，与超声波测厚仪协同检测，其应用效果更优于其他检测技术。

3 应用情况

3.1 案例一

2018年12月，某厂CFB锅炉发生爆管，其运行参数为：额定蒸发量410 t/h、额定蒸汽压力 12.7 MPa、额定蒸汽温度540 ℃。爆管位置在锅炉偏上部角落，图2左墙左侧部位为爆管区域。对爆管位置周围水冷壁管进行抽检，共计93处，其中，爆管位置左侧墙体45处，右侧墙体48处，结果发现：减薄率(减薄率=最小减薄量/设计壁厚)超过30%的位置3处，采用红色条形标记；减薄率为20%～30%的位置23处，采用蓝色条形标记;其他管件无明显问题，采用黑色条形标记。

图2 CFB锅炉水冷壁管抽检情况

脉冲涡流技术对发现问题过程进行详细描述：

(1)脉冲涡流传感器沿图3左侧CFB锅炉炉膛内部左墙第27根水冷壁位置，垂直水冷器外壁由上至下(红色箭头方向)进行扫查，得到右侧脉冲涡流扫查图片，从图中可以看出，红色画圈部位有明显凹坑，在脉冲涡流图最低点2.95 mm对应的现场水冷壁位置进行超声波测厚，最小壁厚为3.10 mm，与设计壁厚5 mm相比减薄率达38%，减薄部位处于焊缝处打磨区域，用手触摸可以明显感觉到凹坑存在。

(2)对CFB锅炉炉膛内部右墙第2根水冷壁管由上至下扫查，经脉冲涡流扫查图发现明显减薄，显深沟状，与左墙第27根水冷壁管相比，该凹坑更深，腐蚀更为严重，最终，经超声波测厚仪得到最小壁厚值为2.47 mm，与设计壁厚5 mm相比，减薄率高达50.6%。

图3 左墙第27根水冷壁焊缝区域现场照片及对应扫查谱图

图4 右墙第二根水冷壁焊缝区域现场照片及对应扫查谱图

3.2 案例二

防磨梁是解决水冷壁磨损问题的最有效措施[5]，但实际应用中发现防磨梁附近常会出现爆管问题，如图5所示。左侧图为某热电公司现场爆管照片，位于由下至上第五道防磨梁上部角落处，因此使用超声导波等其他检测仪器时，检测效率会大大降低，而脉冲涡流这项检测技术可有效避开障碍物进行扫查,找出最严重部位，查看腐蚀趋势。图6为水冷壁管束防磨梁上下方脉冲涡流扫查谱图，可以看出防磨梁下方水冷壁管壁厚值普遍比上方水冷壁管壁厚薄，经超声波测厚仪验证，壁厚值相差大约1.5 mm，不仅效率显著，适于用抢修，还能更好的为分析腐蚀原因提供可靠依据。

图5 某热电公司水冷壁爆管现场

循环流化床锅炉炉膛中存在大量由固体颗粒构成的床料，这些炽热的固体颗粒可以是沙子、砾石、石灰石及煤灰，因此，水冷壁表面附着较多灰尘。脉冲涡流精确扫查技术采用电磁技术，磁传感器可提离被测物件一段距离(提离高度不大于5 cm)，对成像基本无影响，大大提高了检测效率(见图7)。

图6 防磨梁区域现场照片及防磨梁上方

图7 带有灰尘的水冷壁管现场照片及对应扫查谱图

4 结 论

(1)脉冲涡流精确扫查采用电磁技术，为高效率的面扫查，有效避免漏检，磁传感器可提离被测物件一段距离，因此CFB锅炉水冷壁的表面粉尘对扫查检测的结果无影响。通过脉冲涡流扫查谱图能反映出现场缺陷位置、缺陷深度及区域范围，该技术很适合CFB炉膛内水冷壁缺陷检测所处的复杂环境。

(2)CFB锅炉的物料容易在炉膛内水冷壁表面薄弱位置(如底部弯管、防磨梁上下、水冷壁管束焊缝前后)沉集形成粉尘颗粒，造成磨损腐蚀。从锅炉炉膛内水冷壁爆管位置以及检测焊缝附近的壁厚减薄情况看，该部位损伤符合磨损腐蚀的特征。

(3)脉冲涡流检测效率高，探头使用灵活，适用于内部环境复杂的装置抢修检测，且能够在后期对水冷壁整体腐蚀趋势分析提供可靠的数据。