来源:无锡太湖锅炉有限公司 卢原 2010/11/26 15:10:05
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摘 要：本文从循环流化床锅炉受热面磨损机理出发，结合我公司循环流化床锅炉运行情况，就常见的循环流化床锅炉受热面磨损现象，提出防磨对策与措施。
关键词： 循环流化床锅炉 磨损 防磨
0.前言
近年来，循环流化床锅炉以其具有煤种适应性广、燃料效率高、环保性能好、负荷调节范围大和灰渣综合利用等优点得到了广泛应用。但其受热面磨损问题一直制约循环流化床锅炉的发展。因为磨损会严重影响锅炉安全运行，降低锅炉效率，给企业生产带来损失。
1.磨损概述
循环流化床锅炉受热面磨损根本上是由其结构特点决定的。循环流化床锅炉受热面磨损一般集中在炉膛和尾部烟道，主要的部位有水冷壁管、尾部过热器、蒸发器、省煤器、空气预热器等。磨损量一般由下面公式衡量：
E∝W3D2U/2g
E-磨损量 W-速度 D-飞灰粒径 U-飞灰浓度
从上式可以看出，对受热面磨损影响最大是粒子速度。烟气流速越高，磨损越严重；烟气中的飞灰粒径越大，磨损量越大；烟气中飞灰浓度越高，飞灰粒子碰撞受热面的几率增加，磨损量也增加。此外，影响受热面磨损的因素还与受热面的表面粗糙度、硬度及布置方式有关，当表面较粗糙时，摩擦阻力大，磨损速度较快；当表面硬度较大时，磨损速度较慢。
2．磨损机理与防磨措施
2.1炉膛水冷壁的磨损
2.1.1磨损机理
循环流化床锅炉水冷壁管的磨损主要发生在炉膛下部敷设的卫燃带和水冷壁管交界的区域，水冷壁管对接焊缝及让管凸起处。循环流化床锅炉水冷壁管磨损机理与链条炉有很大的不同，造成磨损的原因有以下2 个方面: 一方面由于内循环的作用，大量烟气使沿膜式壁面下降的物料流在碰到凸起的浇注料时，改变流向形成涡流，使与浇注料相接处的管壁受到磨损而形成凹沟，形如八字胡，时间长了，管壁会逐渐减薄而泄漏。 另一个原因是沿炉膛壁面下流的固体物料在焊缝或凸起区域发生流动方向的改变, 对水冷壁管产生了冲刷。
2.1.2 防磨措施
a. 预防水冷壁磨损的一种较常用的方法是改变水冷壁的几何形状, 如将水冷壁人孔（看人孔）弯管放在背火面，确保向火面水冷壁平面一致。浇注耐火材料应尽量使卫燃带区域与上部水冷壁管保持平直, 这样固体物料沿壁面平直下流时,撞击区下移至耐火材料部分, 消除了边界处造成的旋涡效应, 从而保护水冷壁管不受磨损。
b. 通过改变易磨损区域的流体动力特性来达到水冷壁管防磨的目的。在水冷壁管过渡区域的一定位置加焊挡板或浇注料梁, 用以阻挡固体物料向下流动, 采用这种措施后水冷壁管的磨损大大减轻了。
c. 采用金属表面热喷涂技术防磨。实践表明，进行过热喷涂的水冷壁管抗磨损和抗腐蚀寿命可以提高2～4倍。涂层的硬度高于基体的硬度, 且涂层在高温下会生成致密、坚硬和化学稳定性更好的氧化层,能更好的保护水冷壁管不受磨损。
d. 在不影响锅炉吸热量的前提下对水冷壁管进行埋管处理。用焊在管子表面上的金属销钉将较密的耐磨耐火材料固定在烟气侧的锅炉管件上，有效减轻水冷壁管的磨损。
e．应严格控制燃煤的煤质和粒度。流化床锅炉的燃料适应性广，但是燃用优质煤，流化床锅炉的优势更加明显，排渣热损失小，电耗低，锅炉效率高，水冷壁磨损减小。
f．在运行过程中适当降低一次风量，适当调整二次风量，保持适当的过剩空气。延长燃煤颗粒在炉内的停留时间，减小对水冷壁管的冲刷等措施都可以不同程度的减缓水冷壁管的磨损。
2．2尾部受热面的磨损
循环流化床尾部受热面的磨损主要发生过热器、蒸发器、省煤器和空气预热器。由于这些受热面处于旋风分离器之后，尾部烟道内。尽管管壁上有积灰形成了磨损保护层，但是在烟气的冲刷下其弯头及穿墙管有磨损也是极其严重的。磨损机理类同链条炉，由于烟气中含尘率大，所以CFB磨损速率相对较大。且磨损部位主要集中在迎风面。这是cfb锅炉无法避免的问题。
2.2.1过热器，蒸发器的磨损
2.1.1磨损机理
造成对流受热面磨损主要原因是分离器的运行效率不定达不到设计值，当旋风分离器受热面所处位置烟气流动方向发生转变，速度增加，外面的耐磨浇筑料因各种原因脱落，会有较多的飞灰颗粒进入对流受热面，烟气飞灰浓度太高使其磨损加剧。
2.2.2防磨措施
1）采用在受热面迎风面加装金属防磨盖板的方法。从旋风分离器中心筒出来的烟气会因惯性偏向过热器室顶棚，因此对过热器上部管子冲刷较重，一般在此处顶棚上设一道高30cm宽20cm的圈梁和在过热器上部加防磨护瓦来防护。
2）在易磨损的部位采用耐磨性能高的钢材。
3）为防止烟气走廊的形成，在管排中间插上几根水平的不锈钢铁板固定好，强制使管排整齐，有效的减轻了磨损情况。
2.2省煤器的磨损
2.2.1磨损机理
省煤器尾部对流受热面的磨损也是不能忽略的。在省煤器尾部的烟道中烟气是向下流动的, 烟气中的颗粒受重力作用, 速度较大。高的颗粒浓度和颗粒速度, 导致省煤器尾部的受热面磨损严重。
2.2.2 防磨措施
a.一般在省煤器每级的第1、2 排管的烟气迎风面装上护瓦, 在贴炉墙处或弯头等易产生局部磨损部位装上护帘、护瓦等, 从而减少受热面的磨损。
b.在设计省煤器时，将其设计成为鳍片式，一方面减小磨损程度，另一方面可增加省煤器的吸热量，以弥补循环流化床锅炉床温较低，总吸热量不足的缺点。
2.3空气预热器的磨损
2.3.1 磨损机理
在管式空气预热器中, 烟气在管内纵向冲刷, 因此飞灰粒子对管子的磨损较小, 只在进口段管壁处磨损较严重。烟气在进入管前是平行流动的, 无旋涡。烟气进入管子后, 在入口处气流会产生收缩, 收缩处管壁附近就会出现负压旋流区, 吸引烟气, 所以收缩至最小截面后又会迅速扩张, 经过一定距离后才完全恢复与管壁的平行流动。在烟气流扩张过程中, 灰粒随烟气以一定的角度斜向冲击管壁, 产生了冲击磨损, 所以在烟气进口段(1～ 3) Dn (Dn为管子内径) 的范围内会产生较严重的磨损, 很容易磨穿管壁造成漏风, 导致空气预热器低温腐蚀和堵灰, 降低锅炉效率。
2.3. 2 防磨措施
a.在进口处加装防磨管或加防磨环。特别需要注意的是卧式空预器管子上口都应加防磨套管，因为离管口以下300-400mm处为最大磨损点，磨损后会造成送风外逸，风量减少，影响燃烧。
b.管式空预器尽可能采用卧式布置，即空气从管内流动，而烟气从管外流动，改善管式空预器烟气磨损。
3.其他磨损
循环流化床锅炉除了上述的主要磨损外，还有一些其他部件磨损，这些磨损是指落煤口、返料口等部位由于安装时，安装质量控制不当，在上述部件下部位形成一个涡流区，加剧这些部件磨损。另外还有布风装置、二次风喷咀等部件磨损。这些磨损通过采取一般的技术措施基本能够得以解决或改善。另外，不仅在结构设计上，采取特殊措施，提高CFB炉抗磨性能。同时循环流化床锅炉运行方式对受热面磨损有很大的影响。组织合理燃烧调整，降低烟气流速，也是降低CFB锅炉磨损手段之一。
4.结语
实践表明，通过采取相应的防磨损对策措施，循环流化床锅炉的受热面磨损得以明显减轻。尽管我们在循环流化床锅炉受热面防磨损方面做了一些努力与探索，也取得了一定的成效，但循环流化床锅炉防磨损技术毕竟还处于起步阶段，还必须认真总结经验，虚心学习他人的先进经验，才能把循环流化床锅炉磨损降到最低，为社会创造更多的价值。
参考文献：
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[2] 王清臣. 循环流化床锅炉受热面磨损原因分析及解决措施[J]. 冶金动力 , 2006,(05)
[3] 王星. NG-75/3.82-M6型循环流化床锅炉几种常见的防磨措施[J]. 平顶山工学院学报 , 2005,(04)
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