循環(huán)流化床鍋爐防磨技術(shù)分析

卞公雪

摘要：隨著循環(huán)流化床鍋爐磨損機理的研究和防磨損技術(shù)在生產(chǎn)領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用，鍋爐的運行周期得到有效延長。本文結(jié)合防磨機理和不同防磨技術(shù)的特點，簡要分析了提高循環(huán)流化床鍋爐防磨的常見方法，希望為有關(guān)循環(huán)流化床鍋爐防磨技術(shù)的研究提供一定幫助。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床;防磨技術(shù);防磨梁;噴涂

循環(huán)流化床（CFB）鍋爐是近幾年發(fā)展起來的一種新型燃燒設(shè)備，其燃料適應(yīng)性廣，燃燒效率高，負荷可調(diào)節(jié)范圍大，節(jié)能環(huán)保，灰渣利用率高，在電力行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。然而，循環(huán)流化床鍋爐的磨損泄漏問題始終制約著鍋爐的運行周期，給檢修維護工作帶來極大的困難。特別是鍋爐水冷壁、過熱器等受熱面的磨損所致的停爐事故率較高，根據(jù)本公司數(shù)據(jù)統(tǒng)計，由于磨損導致的停爐故障率高達67%。因此，有效解決受熱面磨損問題是循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展的一個重要研究方象。

1、循環(huán)流化床鍋爐的磨損

1.1循環(huán)流化床鍋爐磨損機理

循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損主要有兩面：一方面，大量煙氣和固體顆粒在上升過程中對水冷壁管的沖刷; 另一方面，由于內(nèi)循環(huán)的作用，大量固體顆粒沿爐膛四壁重新回落，對水冷壁管進行劇烈沖刷。特別在水冷壁管和耐火材料層過渡區(qū)域的凸出部位，沿水冷壁管下來的固體顆粒與爐內(nèi)向上運動的固體顆粒運行方向相反，形成渦流，對局部水冷壁管起到一種刨削作用。

1.2循環(huán)流化床鍋爐易磨損區(qū)域

1.2.1爐膛過渡區(qū)域

主要是可塑料與水冷壁管結(jié)合處、凸起或凹進的不規(guī)則水冷壁管處。在這些區(qū)域，向下流動的固體顆粒與向上流動的固體顆粒方向相反，在局部產(chǎn)生渦流，導致顆粒與水冷壁管發(fā)生碰撞，對水冷壁管產(chǎn)生沖刷磨損。

1.2.2爐膛四角區(qū)域

爐膛四角由于相鄰下降流的疊加作用，顆粒濃渡增加一倍，加速了這些部位水冷壁管的磨損。

1.2.3爐膛頂部煙氣出口處

主要是由于煙氣轉(zhuǎn)入爐膛出口時，大量顆粒甩向爐頂，物料與煙氣的變向和速度增加，易產(chǎn)生磨損。

1.3循環(huán)流化床鍋爐磨損的影響因素

1.3.1煙氣流速的影響。

煙氣流速越高磨損越嚴重，磨損量與煙氣流速的3次方成正比。一次風量越大，磨損量越大。另外，二次風量越大，對爐內(nèi)燃燒情況的擾動越劇烈，水冷壁磨損量也越大。

1.3.2煙氣顆粒濃度的影響。

煙氣顆粒濃度越大，水冷壁磨損量越大。因為顆粒數(shù)目越大，對管壁的撞擊和沖刷越強烈。在循環(huán)流化床鍋爐運行過程中，負荷越高，床層密度及床層壓差越大，說明顆粒濃度越大，磨損量越大。

1.3.3燃料硬度、形狀、成分的影響。

燃料顆粒硬度越高，形狀越不規(guī)則，灰分越大，對水冷壁管切削作用越強烈，磨損量越大。尤其在摻燒矸石或其他高硬度燃料時，會大大縮短水冷壁管爆管的運行時間。

1.3.4安裝及檢修質(zhì)量的影響。

鍋爐安裝及檢修質(zhì)量不好，例如受熱面鰭片沒有滿焊，大量顆粒外漏，造成水冷壁管側(cè)面的磨損，或管屏表面留下大量焊接后凸起部位形成顆粒渦流加劇磨損。

1.3.5耐火材料脫落。

在密相區(qū)排渣口、二次風口處的異型管、過熱器穿墻管密封盒處，管壁都會因耐火材料脫落造成磨損。

1.3.6鍋爐本身動力場的影響。

由于爐膛內(nèi)煙氣流速分布不均勻，四角處的煙氣流速比中間大很多，所以磨損情況比其他部位嚴重。

2、循環(huán)流化床鍋爐防磨技術(shù)

2.1防磨梁技術(shù)

在水冷壁管上加裝防磨梁，該技術(shù)是在鰭片上焊接銷釘，然后利用耐火防磨材料制作凸臺，凸臺沿水冷壁高度方向間隔一定距離，可布置多層。該技術(shù)能夠有效降低下降流的速度和濃度，很大程度上消除水冷壁磨損的根源。且投資小，無需破壞受熱面，安裝方便，易于實施，運行防磨效果明顯。

2.2水冷壁管表面噴涂技術(shù)

常見的噴涂技術(shù)是超音速電弧噴涂。首先利用壓縮空氣對需要噴涂的水冷壁表面進行噴砂打磨處理，清除其表面的氧化物、浮銹等，打磨環(huán)節(jié)特別重要，表面打磨處理不干凈，噴涂層容易脫離，對后期運作存在較大安全隱患。然后用高鉻鎳基鈦合金材料打底形成過渡涂層，再在打底層的上面噴涂一層金屬陶瓷涂層，使厚度達0.5mm-0.8mm，要求厚度均勻，過渡部位平滑。該技術(shù)對運行年限較長的鍋爐，非常有必要。

2.3讓管技術(shù)

將垂直的水冷壁管與垂直的耐火材料設(shè)計齊平，使渦流形成于耐火材料區(qū)域，從而減少對水冷壁管的沖刷，沿著收縮段耐火材料的上升氣流決定了旋渦的大小，這就需要根據(jù)氣流流速和方向進行設(shè)計，并以此來確定讓管結(jié)構(gòu)。讓管的使用效果與設(shè)計有密切的關(guān)系，合理的讓管設(shè)計具有較好的防磨效果。

3、循環(huán)流化床鍋爐運行參數(shù)優(yōu)化調(diào)整

3.1送風量調(diào)整。

在保證床料充分流化的前提下，盡量降低一次流化風量。在維持氧量的前提下，適當調(diào)整二次風量，合理搭配上下二次風量，保持合理的過?？諝庀禂?shù)。適當降低密相區(qū)高度，延長燃煤顆粒在爐內(nèi)的停留時間，減少對水冷壁管的沖刷，同時也會降低灰含碳量。

3.2運行床溫控制

當床溫升高時，煙氣溫度與受熱面的溫度隨之升高。床溫在850-950℃之間時，不會引起顆粒的硬度和外形的變化，床料顆粒本身的磨損性不隨溫度升高而變化。但床溫變化會使水冷壁管產(chǎn)生熱應(yīng)力，影響金屬的機械強度。因此，控制床溫在850-950℃之間，并維持其相對穩(wěn)定，嚴禁鍋爐長期高溫超負荷運行，可有效降低水冷壁的磨損速率。

3.3入爐煤質(zhì)管理。

入爐煤顆粒越大，對管壁的撞擊和沖刷越強烈，水冷壁磨損量越大。因此，加強入爐煤的管理，及時進行煤質(zhì)化驗，控制燃煤的篩分粒度，提高煤顆粒的均勻度，減少大顆粒在入爐煤總量中的比例，可有效減少水冷壁的磨損。

4、結(jié)束語

隨著各種防磨技術(shù)和耐磨材料的飛速發(fā)展，鍋爐設(shè)計和運行水平的日益提高，檢修及安裝工藝水平的大大改進，循環(huán)流化床鍋爐連續(xù)運行時間顯著提高。對于鍋爐運行來說，無論采取何種防磨措施，能夠提高鍋爐連續(xù)運行時間，降低因磨損所造成的故障率，才是防磨研究的最終目標。

參考文獻

[1]岑可法，倪明江，駱仲泱，等.循環(huán)流化床鍋爐理論設(shè)計與運行[M].北京：中國電力出版社，2018.

[2]朱皚強，芮新紅.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2015.

[3]李姮，程樂鳴，施正倫，等.循環(huán)流化床鍋爐中的磨損問題探討[C].全國循環(huán)流化床防磨技術(shù)及耐火耐磨材料研討會論文集.桂林：中國電力企業(yè)聯(lián)合會，2014：114-124.

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