循環(huán)流化床鍋爐原理及防磨技術(shù)

張鵬(遼寧科技大學材料與冶金學院， 遼寧 鞍山 114000)

循環(huán)流化床鍋爐原理及防磨技術(shù)

張鵬(遼寧科技大學材料與冶金學院， 遼寧 鞍山 114000)

首先，介紹了循環(huán)流化床鍋爐的構(gòu)成以及輔助設備。其次，了解循環(huán)流化床的燃燒機理和主要的特點以及該循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)勢。最后，綜述了循環(huán)流化床鍋爐各個部位的磨損形式，分析了它的磨損機理，并且提出了一些有效的防磨措施。對于解決當今快速發(fā)展的循環(huán)流化床鍋爐在運行過程中出現(xiàn)的一些磨損問題具有一定的參考價值。

循環(huán)流化床；磨損；防磨；措施

現(xiàn)如今我國對環(huán)保和節(jié)能越來越重視，這使我國把循環(huán)流化床鍋爐作為一種高效的、低污新型燃煤技術(shù)，是清潔燃煤、可實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略技術(shù)之一。

1 循環(huán)流化床鍋爐

1.1 循環(huán)流化床鍋爐的簡介

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是近二十多年發(fā)展起來的具有大型化等方面優(yōu)點，其容量可以和煤粉爐那樣幾乎不受限制的一種清潔的新型燃燒技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐與其它類別鍋爐最主要區(qū)別是循環(huán)流化床鍋爐處在流化狀態(tài)下的燃燒過程。它具有NOx排放低、負荷調(diào)節(jié)范圍大、灰渣易于綜合利用、環(huán)保性能好、燃料適應性廣等優(yōu)點。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)在未來我國的燃煤技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的很長一段時間內(nèi)，將會是最現(xiàn)實且最適用的具有低污染高效的燃燒技術(shù)。

1.2 循環(huán)流化床鍋爐的構(gòu)成

典型的循環(huán)流化床鍋爐的布置和系統(tǒng)。它的燃燒系統(tǒng)組成有布風板、燃燒室和飛灰分離收集裝置。與常規(guī)的煤粉的鍋爐相比較，循環(huán)流化床鍋爐除了燃燒部分相同外，其余部分的布置方式和受熱面結(jié)構(gòu)與常規(guī)煤粉爐相似。但石灰石及煤制備系統(tǒng)、底灰排放系統(tǒng)包括冷渣器等與常規(guī)煤粉鍋爐有很大不同。

2 循環(huán)流化床燃燒原理及主要特點

(1)在燃燒方面具有強化燃燒、不易結(jié)渣、低溫的特點：循環(huán)流化床中溫度一般為850℃～1050℃左右。由于循環(huán)流化床中溫度比煤灰渣的變形溫度低了100℃～200℃，所以不易結(jié)渣。(2)在效率方面具有燃燒效率高的特點:流化床鍋爐和常規(guī)的鍋爐燃燒效率一般為85%～90%左右，而循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率可以達到95%以上，并在運行的變化范圍內(nèi)能夠保持較高的燃燒效率。(3)在環(huán)保方面具有排放量低的特點:要求爐溫應控制在830℃～850℃，NOx生成量能夠明顯減少。

3 循環(huán)流化床鍋爐的磨損及防磨措施

循環(huán)流化床鍋爐的耐火材料和受熱面受到物料的連續(xù)不斷沖刷。根據(jù)所查的資料,表述循環(huán)流化床鍋爐主要的磨損部件以及相應的防磨措施。

3.1 主要磨損的金屬部件

(1)布風裝置。布風裝置的磨損主要是風帽的磨損,其中風帽磨損最為嚴重的區(qū)域發(fā)生于回料口附近。其主要原因是循環(huán)的物料以較大的平行于布風板的速度分量進行沖刷風帽。(2)爐膛的水冷壁管。爐膛的水冷壁管的主要磨損是在爐膛四個角落區(qū)域的管壁、不規(guī)則區(qū)域管壁。爐膛四個角落區(qū)域的管壁磨損的主要原因是該區(qū)域向下流動的固體物料濃度比較高。不規(guī)則區(qū)域管壁主要磨損原因是不規(guī)則管壁對局部的流動特性造成了較大擾動。(3)爐內(nèi)受熱面的磨損。鍋爐爐膛內(nèi)的屏式過熱器磨損機理主要取決于受熱面的具體結(jié)構(gòu)和固體物料的流動特性，與爐膛內(nèi)水冷壁管的磨損原理相似。

3.2 主要磨損金屬部件的防磨措施

(1)金屬防磨蓋板。防磨蓋板是比較傳統(tǒng)的防磨措施之一，主要用于尾部的煙道對流受熱面，防磨材料根據(jù)防磨位置煙氣溫度選取。(2)防磨堆焊。防磨堆焊是在需要防磨的金屬材料表面區(qū)域堆焊一定厚度的熔焊金屬，使其具有較強的抗磨損的性能,主要用于非保護區(qū)與非金屬耐磨耐火材料之間的過度區(qū)域進行防磨。如在風帽、過熱器、水冷壁下部、風帽等部位防磨。

3.3 主要磨損的非金屬耐火材料

(1)分離器整個的內(nèi)表面。(2)燃燒室出口及出煙道的內(nèi)表面。(3)燃燒室內(nèi)布置水冷壁表面。(4)燃燒室下部的周圍水冷壁表面。(5)分離器出口煙道內(nèi)表面。(6)煙道入口內(nèi)表面。(7)水冷壁布風板。(8)回料裝置和料腿內(nèi)表面。其主要的原因是由于物料對耐火材料的沖刷和溫度循環(huán)波動、熱沖擊而造成耐火材料的破壞。

3.4 主要磨損非金屬耐火材料的防磨措施

(1)在水冷壁襯里：將耐磨耐火材料用管子表面上的金屬銷釘固定在煙氣側(cè)的鍋爐機組上。(2)非水冷壁薄襯里：將耐磨澆注料用按一定規(guī)律布置的“Y”型抓釘來固定在保溫澆注料層外。(3)非水冷壁厚襯里;主要是將耐磨磚固定在保溫磚的外側(cè)。

4 建議

(1)滲氮處理可以對于磨損情況較為嚴重的金屬表面起到保護的作用。如：英國煤炭公司的研究所就曾經(jīng)對流化床埋管表面進行滲氮處理，經(jīng)過運行試驗發(fā)現(xiàn)受熱面并沒有發(fā)生磨損。因此起到了防護的作用。(2)為了防止這些耐磨材料的脫落，可采用噴涂料來代替耐磨磚。因為涂料的硬度較大且在高溫下生成堅硬、致密和化學穩(wěn)定好的氧化層進而對金屬表面進行了保護。

5 結(jié)語

常壓循環(huán)流化床鍋爐作為潔凈煤發(fā)電技術(shù)之一得到了大量使用和推廣，相對與常規(guī)的煤粉爐而言，由于循環(huán)灰的流動特性使流化床鍋爐爐內(nèi)的磨損十分嚴重，而循環(huán)流化床鍋爐的磨損問題是影響循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)發(fā)展的一個比較關(guān)鍵因素。磨損問題解決的好壞直接關(guān)系到循環(huán)流化床鍋爐的設計以及直接影響鍋爐機組的可用性。因此循環(huán)流化床鍋爐受熱面的防磨技術(shù)對鍋爐機組安全穩(wěn)定地運行來說具有重大的意義。

[1]王僧太．談循環(huán)流化床鍋爐的防磨措施[J].科技資訊，2011，(5)．

[2]葛黨生.循環(huán)流化床鍋爐的防磨措施[M].焦作市高新熱力有限公司.2012,12.

[3]王振雷.胡海蓉.循環(huán)流化床防磨材料的磨損和施工工藝[J].鍋爐制造，2008，(3):66-67.