循環(huán)流化床鍋爐水冷壁偏磨成因及解決措施研究

許慶林

摘要：工業(yè)生產中，循環(huán)流化床鍋爐有著重要的作用，主要用于對流化質量的改善，提升化學反應的吸收率及轉化率。而循環(huán)流化床鍋爐運行過程中，水冷壁會產生偏磨的問題，文章主要就偏磨成因做全面的分析，進一步總結出偏磨影響因素，提出循環(huán)流化床鍋爐治理、運行方案措施。

關鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐;水冷壁;偏磨原因;解決措施

在循環(huán)流化床鍋爐運轉時，需要穩(wěn)定且持續(xù)的蒸汽供應，當所提供的蒸汽無法支撐起正常運行時，水冷壁偏磨速率將會加快，加之在水冷壁周圍存在的物料流濃度較大，偏磨情況就難以避免。因此，應當對運行時的煙氣流速進行降低，控制物料濃度，并對設備進行改良與優(yōu)化，進而最大化地減少水冷壁出現偏磨的概率。

一、循環(huán)流化床鍋爐水冷壁偏磨成因

（一）水冷壁周圍存在的物料流濃度較大

通過對水冷壁偏磨實例進行分析，并進行了相應的試驗研究，證明了在循環(huán)流化床爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁過度區(qū)域，周圍存在著數量較多的下行物料流，濃度較高，且隨著高度的下降，物料流的密度及厚度越大。由于下行物料流實際運行方向與表面處于一個平行的狀態(tài)，因此會對水冷壁進行沖刷，可以對其周圍的偏磨程度進行降低。但在循環(huán)流化床鍋爐實際運轉時，物料往往是貼著水冷壁下行的，容易被衛(wèi)燃所阻擋，不得不被迫改變運行方向，這樣一來，鍋爐內部密集上升的氣流就會將物料流托起而形成禍流，進而對水冷壁產生偏磨。

（二）不規(guī)則區(qū)域出現偏磨的原因

在循環(huán)流化床鍋爐水冷壁中，不規(guī)則區(qū)域主要是指鍋爐出口區(qū)域、爐壁開口以及管壁上的焊縫。穿過水冷壁的偏磨程度要遠大于管壁的偏磨程度，是因為部分水冷壁呈現不規(guī)則狀態(tài)，使得局部的流動力出現混亂。一般來說，在水冷壁底部的偏磨程度大于頂部的偏磨程度，這是因為水冷壁所粘結的材料在運轉過程中會產生向下的沖擊力。同時，在水冷壁表面上如若呈現出點狀凸起，將會使得水冷壁受到嚴重偏磨，直至凸起點被磨平。在水冷壁與爐頂出口附近，由于所進入的氣體及固體兩相流會帶入大顆粒物料，主要是混凝土分離而成，甩項受熱面而導致其部位出現偏磨。

（三）爐膛附近的管壁出現偏損的原因

循環(huán)流化床鍋爐的爐膛內部，還存在一些直角的區(qū)域，這些區(qū)域很容易在運行時，受水流沖擊，水冷壁偏損程度更為嚴重。也就是說，這些直角區(qū)域對水流的速度產生阻擋，匯集上升氣流非常低，而順著管壁下方流動的固體物料流濃度較高，速度也快，直接造成了爐膛角落的地區(qū)，一些顆粒與金屬壁的表面產生了碰撞，在這種沖擊力的影響下，水冷壁就會產生偏磨，影響到了設備的穩(wěn)定運行。

二、循環(huán)流化床鍋爐水冷壁偏磨影響因素

（一）鍋爐運行參數

循環(huán)流化床鍋爐水冷壁偏磨是一種嚴重的問題，控制不當，則會造成設備損壞，影響到安全運行。影響的因素較多，需要全面進行分析，做好問題控制。循環(huán)流化床鍋爐實際運行過程中，不同種類參數是重要的參考，需要全面進行分析，找到參數的差別，避免出現偏磨問題。流化床溫度變化能夠影響金屬表面耐磨性，金屬表面氧化膜厚度與硬度，不同溫度其參數也存在不同，其差異較大。

（二）物料特性

物料的性質對設備影響也較多，不同的物料會產生不同的磨損程度，循環(huán)流化床鍋爐運行過程中，顆粒直徑、物料濃度是最大的影響因素，不同的物料性質影響也不同，帶來偏損效果也不同，粒子濃度高，水冷壁耐磨性就越大，而物料的顆粒直徑不斷增加，其影響性則越大。顆粒硬度也是影響因素，對水冷壁耐磨性產生一定的影響，物料顆粒硬度越大，則對鍋爐磨損越大，物料在表面形成薄膜，本身硬度高于燃料本身硬度，對鍋爐的運行產生影響。如果物料含有硅、鋁等物質，其硬度會遠遠大于含鈣、鍶物料，其耐磨性也就增強，所以說，物料的顆粒、形狀、硬度、化學組成等不同的因素，均會影響水冷壁偏損的程度，要對進鍋爐的物料全面控制，有效做好預防，保證設備穩(wěn)定運行。

三、循環(huán)流化床鍋爐水冷壁偏磨解決措施

（一）全面降低煙氣流動速度

從成因中我們看到，煙氣對鍋爐的運行產生一定影響，所以說，鍋爐運行過程中，需要全面控制好煙氣的情況，保證鍋爐穩(wěn)定運行。所以說，要充分確保鍋爐足夠空氣基礎上，對加熱表面偏損進行合理控制，有效降低磨損率，全面科學的控制過量空氣是主要的措施，全面保證鍋爐充足的過氧量。物料在充分保證處于流化狀，然后對風量進行控制，合理控制好風量能夠保證煙氣流動速度，通過有效的控制，合理控制好內部的物料濃度及顆粒直徑，使其運行方向處于合理狀態(tài)，避免出現設備磨損問題。為了全面保證鍋爐最小流化空氣量，就需要通過不斷的測試，找到有效的參數配比，使流體質量得到有效把握，確保鍋爐始終處于一個穩(wěn)定的運行狀態(tài)。鍋爐運行時，會產生二次空氣的情況，這就需要通過合理控制，全面做好調節(jié)，為鍋爐的穩(wěn)定運行提供有效保障。另外，鍋爐運轉時也會產生廢棄熱量，這種熱量的出現，很易使水冷壁形成偏磨的問題，要對所有產生的鍋爐熱量做好充分的控制，有效減少偏磨概率，使設備能夠穩(wěn)定運行。

（二）控制物料流濃度及顆粒產生

物料流濃度和大小直徑對鍋爐的水冷壁偏損產生影響，其性質也決定了磨損的程度，只有全面控制好物料才能保證良好穩(wěn)定運行，所以說，要減少一次風量，有效壓縮鍋爐內力差，使煤與物料形成一種緊密的關聯，二者能夠保持到合理尺寸內，這樣，鍋爐運行時，才不會受到物料的影響，合理科學控制好物料流濃度對設備運行有著重要的意義。循環(huán)流化床鍋爐運轉需要保證充足的通風量，為了全面保證風量適中，需要通過科學的試驗找到解決的數據，合理做好爐內壓力差調節(jié)，確保鍋爐安全運行。爐內壓力差要保持到0.3至0.6kPa間，在不同荷載的條件下，爐內壓力差需要保證穩(wěn)定，如果壓力差大就需要釋放，要對物料的形狀、大小全面把握好，對于過大的物料，則需要通過精細粉碎、篩選等，全面控制好顆粒大小，保證符合需要，減少水冷壁偏磨概率。

（三）采用低偏磨燃料選取啟動床料

循環(huán)流化床鍋爐水冷壁偏磨會影響到設備的安全運行，只有全面做好有效的控制，才能把磨損的程度降低，而合理選擇鍋爐燃燒煤炭種類是關鍵。一是控制好燃料的性質，對需要進入期末有人燃料做好全面的檢查，通過必要的煤炭化驗，對其進行合理的分類，嚴格篩分粒度，分析出原煤可磨系數，并對入爐煤粒徑及矸石含量做好充分的化驗，提取其參數，進行有效的控制。二是認真選取啟動床料。要在煤炭取樣篩分的基礎上，合理配比顆粒適度的床料，確保粒度級配與運行參數吻合，一般情況下，啟動床料使用河沙及爐渣，這樣，能夠保證硬度，避免出現磨損的現象。

（四）優(yōu)化循環(huán)流化床鍋爐

要根據不同的作業(yè)狀態(tài)，做好創(chuàng)新技改，使鍋爐更加符合運行需要，有效提升衛(wèi)燃高度是最為主要的方式，從分析中看到，循環(huán)流化床水冷壁偏磨最嚴重的部位是水冷管壁與耐火材料區(qū)域，所以說，要對這兩個部位進行創(chuàng)新優(yōu)化，通過衛(wèi)燃帶高度提升，有效降低水冷壁偏磨，保證設備良好的運行。對水冷壁管進行改良，通過形狀改變使水管頂部與衛(wèi)燃帶區(qū)平行，降低水冷壁局部偏磨。

綜上所述，循環(huán)流化床鍋爐在運轉過程中，極易在水冷壁中出現偏磨現象，不但對鍋爐的安全運轉造成了影響，同時也抑制了循環(huán)流化床鍋爐發(fā)揮自己的功能和特點。因此，要對水冷壁出現偏磨現象的成因進行分析，并根據實際情況，采取合理的處理方式，進而確保循環(huán)流化床鍋爐能夠順利運轉。

參考文獻

[1]柳少龍.循環(huán)流化床鍋爐運行調整及磨損處理研究[J].機電信息，2019（32）

[2]李寶偉，孟焱鑫，靳權成，張勇.循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨導流板的應用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2019（10）

[3]韓春峰.循環(huán)流化床鍋爐爐膛水冷壁磨損與防磨關鍵技術[J].化工設計通訊，2019，45（09）