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循环流化床（简称CFB）锅炉作为国内当前发电机组推广的一种洁净煤燃烧锅炉，其优势在于煤种适应性广，燃烧稳定，同时燃烧效率高，负荷调节范围大，易于脱硫、脱氮，环保性能好，能实现灰、渣综合利用等，在我国热电行业得到了迅速的推广使用。但由于CFB独特的燃烧特点，锅炉内的固体物料浓度大，锅炉受热面和耐火材料受到不断冲刷，磨损问题比较突出，且伴随着高温氧化腐蚀，严重制约了锅炉的安全经济运行。
由于锅炉结构和燃烧方式的不同，CFB锅炉与煤粉炉相比，锅炉本体在机组停运期间的检查项目较多，检查的细致程度要求较高。而当现代发电厂锅炉进入大容量、高参数时代，锅炉工作管介质压力不断提高，水冷壁的爆漏威胁也更为严重。由于运行经验不足、检修人员经验欠缺，早期CFB锅炉的运行周期普遍较短。因此，对于锅炉水冷壁泄漏的提前预防和早期识别至关重要，停运过程中的检查和检修工作需要系统化、细致化、全面化，以实现设备的长周期稳定运行。
一、水冷壁的磨损、腐蚀机理
在机理上，锅炉水冷壁的磨损有撞击磨损和冲刷磨损两种基本类型。撞击磨损是指颗粒垂直撞击固体壁面，在其长期的、反复的作用下使表面产生疲劳破坏，磨损速率随着时间变化呈现增长趋势；冲刷磨损是指固体颗粒运动方向与受热面的夹角较小（平行），这时固体颗粒产生刨削作用，这种磨损对受热面造成的磨损速率随时间变化不大。
受热面的磨损状况主要与物料的粒径、浓度、硬度以及受热面的壁温有关。
烟气流速愈高，磨损愈严重；烟气灰粒浓度愈大，飞灰粒子碰撞受热面几率增加，磨损量增加；粒子的直径越大，撞击动量就越大，磨损量越大。
在CFB锅炉中，固体物料的浓度很大，通常可达煤粉炉的几十倍到上百倍，颗粒硬且棱角尖锐，因而在高速烟气的带动下，对水冷壁的冲刷磨损极为严重；一次流态风和二次干扰风复合作用产生涡流效应，导致对水冷壁管壁的局部磨损尤为明显；在密相区上方水冷壁处，当焦渣等固体颗粒以较高速度下降到该平台时产生反弹，对水冷壁管产生切割效应而导致严重磨损。此外，水冷壁还易受到高温氧化和硫化物热腐蚀。水冷壁管处烟气温度高，且是富氧燃烧，实践证明，在300℃以上，管外表温度每升高50℃腐蚀速度增加1倍。
二、现有防磨防爆措施及检查手段
目前，预防机组高温受热面磨损泄漏主要有以下途径：
一是在锅炉运行管理上采取措施，可进行调整配煤、改变二次风配比、降低烟气量和烟气流速、控制机组启停速度等，以达到最大限度降低磨损速率的效果。
二是对受热面进行改造，如①在水冷壁上加装防磨梁改变固体颗粒的流动方向；②采用水冷壁让管技术使耐火浇注料与上部水冷壁保持在一个平面上，固体颗粒沿壁面继续向下运动，从而消除该区域的磨损； ③采用表面处理技术对水冷壁管进行保护和强化，如热喷涂、电镀、热浸镀、渗氮等。
三是利用检测仪器定时检查水冷壁是否有高温腐蚀、变形、拉裂、鼓包、胀粗等缺陷，重点对燃烧器周围、吹灰器附近、人孔附近弯管、冷灰斗等管壁减薄区域进行测厚和腐蚀情况检查。
传统检查方式一般通过搭建脚手架或大型升降平台对水冷壁进行防磨防爆检查。然而锅炉内部环境异常恶劣，非常不利于技术人员长时间工作。这种方式消耗大量人力物力，成本高昂，耗时长，同时极易出现安全事故，我们迫切需要更加安全、可靠、便捷的检查方法来适应CFB锅炉的运维需求。
三、无人机取代升降台，宏观检查智能化
我公司研发的智能巡检无人机由飞行平台系统、图像采集系统、有线供电系统和地面控制系统组成。
飞行平台系统主要包括动力系统、传感器、信号处理、GPS、LED照明、无线控制等。可通过遥控器操纵或者通过系统程序实现自主飞行，在锅炉内飞行到待检查位置悬停。采用激光雷达和防护罩实现双重避障，多个不同方向的激光传感器可完成测距并确定相对位置，在距离障碍物2m时无人机悬停，实现自主避障功能；在一些需要近距离检查的场景下，通过机身外部的圆形防护罩可防止与炉壁发生碰撞。
图像采集系统主要包括云台、相机、传感器、无线传输等。采用带有三轴自稳云台的4K前置摄像头和1080P的底置双镜头图像系统，可电动调节摄像头的方向，5倍变焦，实现对现场高清拍照和摄像。并通过WIFI传输模块将实时图像传输至计算机或手机，实现水冷壁的快速检查。
有线供电系统主要包括升压稳压系统、线缆等。采用地空电力传输，220V市电升压为高压的直流电通过线缆连接到智能巡检无人机，线缆长度可达30m，可不间断地为无人机供电，有效解决了无人机电池续航时间短的问题。
地面控制系统主要包括无线控制、GPS导航、计算机、手机等。采用GPS卫星导航和光流（视觉）导航两种模式。当锅炉无法接收GPS卫星信号时，可切换到光流导航模式，利用高亮度LED照明导航到需要检查的位置，悬停在待检位置进行检查。
一般情况下，无人机从位于炉膛尾部受热面侧面的炉门进入检查空间，检查人员根据锅炉内部特征判断无人机所处位置，选择合适的起点(零点)。检查时，可按照整体快速扫查与局部重点扫查相结合的方式，在容易发生问题或怀疑有缺陷的部位可悬停进行重点扫查。
水冷壁管高温腐蚀检查 吹灰器四周水冷壁吹损检查
无人机检查过程中，对锅炉受热面的典型部位以视频、照片等方式留存。发现缺陷时标明所处位置，井进行多角度拍摄，由检修人员判断缺陷类型、大小以及处理方式。当对疑似缺陷存在争议时，可对存疑部位进行人工检查确认，确保不误判。同时，无人机系统的后台软件也可将检查结果与历史图像进行分析比较，预测受热面异常工况，提前预警并处理，预防事故发生。
智能有线无人机检查有着低成本、低风险、高效率、高智能、空间适用性强等显著优势，能在炉膛检查工作中发挥巨大作用。根据后期研发需求，有线无人机平台可以搭载测厚及氧化皮检查探头等，对锅炉进行更加全面精确的检查。
四、水冷壁爬行机器人，检测清洗一体化
我司研发的履带式水冷壁爬行机器人能够代替人工进行水冷壁检测，机器人采用永磁技术吸附在水冷壁上，可在水冷壁上移动，并对每根管子进行高精度测厚，通过实时的高清视频完成对水冷壁排管浮灰的冲洗、清焦、排管外观的检测、排管壁厚度的自动检测、缺陷的定位等，可自动对应管子记录测厚数据，有问题的管子自动喷码，实现了对电厂水冷壁防磨防爆的智能化全方位检测。
机器人采用磁性吸附式结构，能够在炉膛范围内可靠攀爬，垂直拉力大于200kg。整体体积小巧，尺寸为700*360*150mm，方便进入锅炉。并可根据不同任务进行模块组装，包括驱动行走机构、检测机构、清洗装置、显示控制器等。
驱动行走机构包括车身、减速电机、车架和橡胶履带，减速电机设置于车身内；
检测机构包括高清摄像头、电磁超声测厚仪和定位装置，分别设置在车身上。摄像头采用200万像素CMOS图像传感器，可实现对现场环境、机器人的行走、管壁外观磨损的检测和记录。电磁超声测厚装置无需耦合剂，可以0.1mm精度测量管壁厚度；
清洗装置是由两个高压喷水装置组成，分布于车身前端，可达到5兆帕的冲洗力，高效冲洗结焦、结渣；
显示控制器采用7寸高清触摸屏的安卓系统控制终端，控制水冷壁的爬行机器人行走、检测、清洗和厚度的显示。
此外还可定制内壁腐蚀坑检测，加装漏磁检测、脉冲涡流检测或冷阴极数字射线检测。
水冷壁爬行机器人检测实时显示图
五、管屏伸缩扫查器，密集管排快速查
伸缩式管屏扫查器是我司针对水冷壁等大面积受检区域和管屏密集区域进行防磨防爆检查使用的手持式专用管屏检测设备，可有效提高检测速度，减少检测人员的投入。无需打磨即可快速完成大面积管屏超声测厚、外观视频检查、管道蠕胀检查等，并能同步保存外观视频及厚度数据，方便后期查证。
（1）视频检测
前端搭载高清图像传感器，高亮度LED照明，实时高清摄像，可实现对管壁外表面结焦、腐蚀、损伤、较大裂纹的检测，具备检测数据储存功能，方便后期查证。
（2）高精度测厚
采用电磁超声测厚装置，无需耦合剂，检测精度0.01mm，检测范围1.5-100mm。省去了传统的超声波测厚方式必须涂抹耦合剂才能进行测厚的不方便性。
（3）管道蠕胀检测
可搭载高精度电子卡规，快速检测管道外径尺寸，同时对蠕胀超标管子报警提示。
（4）管屏横向移动平台
受热面的磨损、测厚、蠕胀等检查大多需要横向移动，设计采用双排交错滚轮作为滚动机构，横跨管子平稳，无颠簸。底部布置永磁铁，有效吸附于检测面，且轻松推动，不易滑落。
水冷壁管屏面积大，数量多，检查工作量巨大，依靠常规的超声测厚仪检测，先打磨、再测厚、后记录，单点检测需要三人完成。使用管屏扫查器对成排横向管屏检测，无需打磨，自动测厚并记录测厚数据，一人完成三人工作，大大提高检测效率，有效减少检测人员的投入，提升电厂经济效益。
