循环流化床锅炉原理及防磨技术

张鹏(辽宁科技大学材料与冶金学院， 辽宁 鞍山 114000)

循环流化床锅炉原理及防磨技术

张鹏(辽宁科技大学材料与冶金学院， 辽宁 鞍山 114000)

首先，介绍了循环流化床锅炉的构成以及辅助设备。其次，了解循环流化床的燃烧机理和主要的特点以及该循环流化床锅炉的优势。最后，综述了循环流化床锅炉各个部位的磨损形式，分析了它的磨损机理，并且提出了一些有效的防磨措施。对于解决当今快速发展的循环流化床锅炉在运行过程中出现的一些磨损问题具有一定的参考价值。

循环流化床；磨损；防磨；措施

现如今我国对环保和节能越来越重视，这使我国把循环流化床锅炉作为一种高效的、低污新型燃煤技术，是清洁燃煤、可实现持续发展的战略技术之一。

1 循环流化床锅炉

1.1 循环流化床锅炉的简介

循环流化床燃烧技术是近二十多年发展起来的具有大型化等方面优点，其容量可以和煤粉炉那样几乎不受限制的一种清洁的新型燃烧技术。循环流化床锅炉与其它类别锅炉最主要区别是循环流化床锅炉处在流化状态下的燃烧过程。它具有NOx排放低、负荷调节范围大、灰渣易于综合利用、环保性能好、燃料适应性广等优点。循环流化床燃烧技术在未来我国的燃煤技术领域发展的很长一段时间内，将会是最现实且最适用的具有低污染高效的燃烧技术。

1.2 循环流化床锅炉的构成

典型的循环流化床锅炉的布置和系统。它的燃烧系统组成有布风板、燃烧室和飞灰分离收集装置。与常规的煤粉的锅炉相比较，循环流化床锅炉除了燃烧部分相同外，其余部分的布置方式和受热面结构与常规煤粉炉相似。但石灰石及煤制备系统、底灰排放系统包括冷渣器等与常规煤粉锅炉有很大不同。

2 循环流化床燃烧原理及主要特点

(1)在燃烧方面具有强化燃烧、不易结渣、低温的特点：循环流化床中温度一般为850℃～1050℃左右。由于循环流化床中温度比煤灰渣的变形温度低了100℃～200℃，所以不易结渣。(2)在效率方面具有燃烧效率高的特点:流化床锅炉和常规的锅炉燃烧效率一般为85%～90%左右，而循环流化床锅炉燃烧效率可以达到95%以上，并在运行的变化范围内能够保持较高的燃烧效率。(3)在环保方面具有排放量低的特点:要求炉温应控制在830℃～850℃，NOx生成量能够明显减少。

3 循环流化床锅炉的磨损及防磨措施

循环流化床锅炉的耐火材料和受热面受到物料的连续不断冲刷。根据所查的资料,表述循环流化床锅炉主要的磨损部件以及相应的防磨措施。

3.1 主要磨损的金属部件

(1)布风装置。布风装置的磨损主要是风帽的磨损,其中风帽磨损最为严重的区域发生于回料口附近。其主要原因是循环的物料以较大的平行于布风板的速度分量进行冲刷风帽。(2)炉膛的水冷壁管。炉膛的水冷壁管的主要磨损是在炉膛四个角落区域的管壁、不规则区域管壁。炉膛四个角落区域的管壁磨损的主要原因是该区域向下流动的固体物料浓度比较高。不规则区域管壁主要磨损原因是不规则管壁对局部的流动特性造成了较大扰动。(3)炉内受热面的磨损。锅炉炉膛内的屏式过热器磨损机理主要取决于受热面的具体结构和固体物料的流动特性，与炉膛内水冷壁管的磨损原理相似。

3.2 主要磨损金属部件的防磨措施

(1)金属防磨盖板。防磨盖板是比较传统的防磨措施之一，主要用于尾部的烟道对流受热面，防磨材料根据防磨位置烟气温度选取。(2)防磨堆焊。防磨堆焊是在需要防磨的金属材料表面区域堆焊一定厚度的熔焊金属，使其具有较强的抗磨损的性能,主要用于非保护区与非金属耐磨耐火材料之间的过度区域进行防磨。如在风帽、过热器、水冷壁下部、风帽等部位防磨。

3.3 主要磨损的非金属耐火材料

(1)分离器整个的内表面。(2)燃烧室出口及出烟道的内表面。(3)燃烧室内布置水冷壁表面。(4)燃烧室下部的周围水冷壁表面。(5)分离器出口烟道内表面。(6)烟道入口内表面。(7)水冷壁布风板。(8)回料装置和料腿内表面。其主要的原因是由于物料对耐火材料的冲刷和温度循环波动、热冲击而造成耐火材料的破坏。

3.4 主要磨损非金属耐火材料的防磨措施

(1)在水冷壁衬里：将耐磨耐火材料用管子表面上的金属销钉固定在烟气侧的锅炉机组上。(2)非水冷壁薄衬里：将耐磨浇注料用按一定规律布置的“Y”型抓钉来固定在保温浇注料层外。(3)非水冷壁厚衬里;主要是将耐磨砖固定在保温砖的外侧。

4 建议

(1)渗氮处理可以对于磨损情况较为严重的金属表面起到保护的作用。如：英国煤炭公司的研究所就曾经对流化床埋管表面进行渗氮处理，经过运行试验发现受热面并没有发生磨损。因此起到了防护的作用。(2)为了防止这些耐磨材料的脱落，可采用喷涂料来代替耐磨砖。因为涂料的硬度较大且在高温下生成坚硬、致密和化学稳定好的氧化层进而对金属表面进行了保护。

5 结语

常压循环流化床锅炉作为洁净煤发电技术之一得到了大量使用和推广，相对与常规的煤粉炉而言，由于循环灰的流动特性使流化床锅炉炉内的磨损十分严重，而循环流化床锅炉的磨损问题是影响循环流化床锅炉技术发展的一个比较关键因素。磨损问题解决的好坏直接关系到循环流化床锅炉的设计以及直接影响锅炉机组的可用性。因此循环流化床锅炉受热面的防磨技术对锅炉机组安全稳定地运行来说具有重大的意义。

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[3]王振雷.胡海蓉.循环流化床防磨材料的磨损和施工工艺[J].锅炉制造，2008，(3):66-67.