淺談循環(huán)流化床鍋爐水冷壁磨損及治理

叢斌+張中奇

關(guān)鍵詞：流化床、水冷壁 、磨損、治理

前言

循環(huán)流化床鍋爐這個(gè)新產(chǎn)品，自上個(gè)世紀(jì)80年代后期投放市場(chǎng)運(yùn)行以來(lái)，就以其獨(dú)特的燃燒效率高、煤種適應(yīng)性能廣、運(yùn)行調(diào)整簡(jiǎn)單、維護(hù)檢修方便、負(fù)荷調(diào)整范圍寬，以及環(huán)保效益好、摻燒石灰石后爐內(nèi)脫硫效率高、灰、渣活性好、綜合利用途徑廣、低溫燃燒爐內(nèi)具有一定的自脫硫功能等優(yōu)點(diǎn)被人們所信賴。

一、循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中的磨損機(jī)理

循環(huán)流化床鍋爐的燃燒采用的是低溫循環(huán)燃燒，它的燃燒效率之高主要是靠多次的大循環(huán)和爐內(nèi)成千上萬(wàn)個(gè)小循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我們可以將爐膛沿高度切成若干個(gè)截面，由于高度的不一樣，在各個(gè)截面上的載熱體濃度和載熱體物料的直徑也不一樣。可以得出一個(gè)結(jié)論：物料的濃度和物料粒子直徑是與爐膛的高度呈反比例變化的。在布風(fēng)板上的風(fēng)帽出口處風(fēng)速很高，可達(dá)35～45m/s，甚至更高。運(yùn)行中的物料和剛?cè)霠t的0～13mm及有一定級(jí)配比的原煤立即被流化，并在爐膛中心向上運(yùn)動(dòng)。經(jīng)分析可知，凡是向上運(yùn)動(dòng)的物料粒子，不論其直徑大小，都最少同時(shí)受著三個(gè)方向的作用力：即粒子本身的重力，煙風(fēng)流動(dòng)對(duì)粒子向上的推動(dòng)力和粒子與粒子之間在運(yùn)動(dòng)時(shí)的磨擦力。當(dāng)粒子本身的重力和粒子之間的磨擦力之和，大于煙風(fēng)流動(dòng)對(duì)粒子向上的推動(dòng)力時(shí)，該粒子就會(huì)向下降或向煙風(fēng)推動(dòng)力較小的四周飄移。從中心向四周飄移的粒子在本身重力的作用下，沿著水冷壁管外表面向下滑動(dòng)，在向下滑動(dòng)的過程中磨損也就開始了。經(jīng)研究和實(shí)踐證明，物料對(duì)管子的磨損量的大小是與物料的濃度、爐膛內(nèi)壓力、物料的粒子直徑、物料運(yùn)動(dòng)速度的三次方等因素成正比，而與燃用煤種的可磨性系數(shù)成反比。請(qǐng)見下面的關(guān)系式：

A=

A—磨損量、V—物料的運(yùn)動(dòng)速度、P—爐內(nèi)的壓力、φ—物料的直徑、、Q — 物料濃度、C——物料的硬度、K—煤種的可磨性系數(shù)。

我們知道沿爐膛高度的任一個(gè)截面，其粒子直徑和單位容積內(nèi)物料質(zhì)量均不相等。若取任一截面為例進(jìn)行分析，當(dāng)物料粒子的重力和磨擦力之和大于或等于煙風(fēng)向上的推力時(shí)，粒子就會(huì)下降或停止向上運(yùn)動(dòng)，并向四周飄移后沿水冷壁管外壁和鰭片下滑。所以說沿高度向下滑動(dòng)的物料越往下越多，在重力加速度的作用下，越往下滑動(dòng)的速度越快，越往下物料直徑越大，越往下爐內(nèi)壓力越高，所以越靠近密相區(qū)磨損就越嚴(yán)重，這是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。

循環(huán)流化床鍋爐的爐膛內(nèi)氣、固兩種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是錯(cuò)綜復(fù)雜的，是由兩個(gè)大循環(huán)和爐內(nèi)成千上萬(wàn)個(gè)小循環(huán)來(lái)構(gòu)成的。對(duì)水冷壁系統(tǒng)中產(chǎn)生的磨損，就是運(yùn)動(dòng)的物料粒子對(duì)管子表面滑動(dòng)沖刷磨損或撞擊磨損所造成的。關(guān)于產(chǎn)生磨損的輕重，可用一句話來(lái)概括：就是氣、固兩種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方向與水冷壁管中心線互相平行時(shí)，這時(shí)產(chǎn)生的磨損量最小且均勻，我們稱這種磨損叫均勻磨損，而均勻磨損對(duì)爐子的安全運(yùn)行影響不大，每年約幾絲或十幾絲；一旦氣、固兩種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方向與水冷壁管中心線產(chǎn)生了不平行，這時(shí)就形成了一個(gè)的夾角，哪怕這個(gè)夾角非常小，這時(shí)的磨損就比較嚴(yán)重，夾角越大、磨損越重，從0.1度開始，到90度最大，我們稱這種磨損叫局部磨損。局部磨損速度之快、危害之大是目前任何一種爐型都無(wú)法比擬的。我們用局部磨損嚴(yán)重是循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行“專利”來(lái)形容一點(diǎn)也不過分。所以說循環(huán)流化床鍋爐只要運(yùn)行就會(huì)有磨損，這是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。

二、 磨損的治理

經(jīng)過對(duì)鍋爐運(yùn)行及磨損機(jī)理的膚淺分析，我們知道在水冷壁系統(tǒng)，氣、固兩種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向一旦和管子中心線形成了夾角，磨損就十分嚴(yán)重，所以說爐膛受熱面上的任何部位絕對(duì)不能有影響物料循環(huán)的雜物，一些不太主要的測(cè)溫、測(cè)壓元件應(yīng)盡量減少，能取消的盡量取消，能改變位置的一定要改變位置，確保水冷壁受熱面平整、光滑。關(guān)于均勻磨損是循環(huán)流化床鍋爐固有的特性，是無(wú)法抗拒的事實(shí)，怎么樣治理好局部磨損是確保該爐型安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵所在，也是防磨工作的核心任務(wù)和頭等大事。

現(xiàn)在有些鍋爐生產(chǎn)廠家在制造中對(duì)該部位采取了噴涂處理，應(yīng)該講在磨損嚴(yán)重處進(jìn)行噴涂處理是目前防止磨損最好的一個(gè)辦法，也是治理該處磨損的最佳途徑，所以美國(guó)福斯特惠樂公司水冷壁管采用復(fù)合材料。但目前就從技術(shù)、材料方面講噴涂存在著一些弊端，如采取噴涂，一不影響受熱面積，二不影響帶負(fù)荷，但是經(jīng)過運(yùn)行一段時(shí)間后，噴涂的地方和未進(jìn)行噴涂的地方結(jié)合處產(chǎn)生了磨損怎么辦？噴涂的質(zhì)量不好脫落了怎么辦？只好再去噴涂?？赡壳皩?duì)噴涂技術(shù)、施噴人員的素質(zhì)、以及噴涂材料質(zhì)量等都不算太過關(guān)，噴涂辦法雖好，但現(xiàn)場(chǎng)很難收到理想的效果，所以理論和實(shí)踐是有一定差距的。如在噴涂后的磨損處再采取堆焊，由于該處的材質(zhì)不同又無(wú)法進(jìn)行，所以不易采用本辦法。處理該處的磨損，比較簡(jiǎn)單的辦法就是用同材質(zhì)的焊條經(jīng)烘干后，由合格的高壓焊工在有磨損處進(jìn)行堆焊補(bǔ)平，每次停爐都進(jìn)行檢查如有磨損就進(jìn)行處理，既節(jié)省時(shí)間，又節(jié)省費(fèi)用，堆焊后的焊道高于母材也不要緊，運(yùn)行一段時(shí)間后就會(huì)自然磨的很平，而決不會(huì)產(chǎn)生在磨焊道的同時(shí)磨損水冷壁管。如在噴涂后的地方堆焊有難度時(shí)，可采用一種防磨異形護(hù)瓦將局部磨損點(diǎn)移開，在易堆焊處掛上這種瓦。這是沒有辦法的辦法，是被迫采取的緩和之計(jì)，是違背磨損機(jī)理的臨時(shí)防磨措施。

結(jié)束語(yǔ)

本人經(jīng)過以上對(duì)循環(huán)流化床鍋爐磨損機(jī)理及防治辦法上進(jìn)行了一點(diǎn)膚淺的分析，能對(duì)該爐型搞好運(yùn)行、掌握其特性、更好地治理磨損、起到一點(diǎn)拋磚引玉的作用。

循環(huán)流化床鍋爐在許多單位最長(zhǎng)運(yùn)行周期已達(dá)3000小時(shí)以上，我自己認(rèn)為該爐型再經(jīng)過一段時(shí)間防磨治理，將我們幾個(gè)想法全部付注實(shí)施后其連續(xù)運(yùn)行時(shí)間還將延長(zhǎng)，達(dá)到或超過3500小時(shí)沒問題。我認(rèn)為只要我們共同努力，在目前防磨治理的基礎(chǔ)上，思想再開闊一些，對(duì)磨損原因和機(jī)理的探索再認(rèn)真一些，防范措施、治理力度再加強(qiáng)一些、磨損這一頑癥一定能治理好，循環(huán)流化床鍋爐這個(gè)新產(chǎn)品一定能在全國(guó)的發(fā)電和供熱等各項(xiàng)事業(yè)中發(fā)揮出更大作用，一定能以它的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)逐漸取代目前市場(chǎng)上正在運(yùn)行的其他任何爐型。循環(huán)流化床鍋爐這個(gè)新產(chǎn)品一定能在發(fā)電、供熱事業(yè)中發(fā)揮出他的巨大經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。endprint