循环流化床锅炉承压部件磨损原因及应对措施

刘新泉

（山东华聚能源公司东滩矿电厂，山东 邹城 273512）

循环流化床锅炉优点在于燃料适应性广、环保性能好、调峰能力强，不但可以燃烧精煤等优质煤种，还可燃烧煤矸石等低热量低质燃料。由于其循环机理，循环流化床锅炉燃烧劣质燃料对锅炉承压部件损坏最严重。以下将根据多年的实践经验，对循环流化床锅炉承压元件磨损原因及处理措施进行探讨。

1 运行中的磨损机理

1.1 物料运动速度的影响

循环流化床锅炉燃烧循环采用低温燃烧模式，燃烧效率高，主要由多个循环和炉膛数千个小循环来实现。炉子可沿高度方向切成若干截面，由于高度不同，在所有加热介质的横截面浓度和加热介质材料直径不一致的情况下，可以得出结论：材料浓度和材料颗粒直径和炉膛高度相反。虽然风罩出风口风速高，但在满载甚至更高时，风速可达35～45m/s。刚进入炉膛的工作物料0～13mm，一定程度的原煤立即流化，并在炉内运动。

经过分析，我们可以看到物质粒子的任何向上运动，无论其直径和力量，必须首先在三个方向研究：粒子本身的重力和粒子上的烟雾向上运动驱动力和粒子和粒子在摩擦的过程中。当颗粒本身的重力和颗粒的摩擦之和大于烟气流的向上运动时，颗粒将会下落或漂向较小的外围。从中心向周边漂移的粒子在自重作用下沿着水冷管的外表面滑动，并且在滑动过程中材料被磨损。理论研究和实验室测试表明，管材的磨损量主要取决于材料的浓度、材料的硬度、材料的粒度、炉内压力、材料的运动等因素，但与煤的可磨性系数呈负相关。

1.2 燃煤的影响力

炉膛任何部分的高度、材料尺寸和材料浓度单位体积是不相等的。以任意截面为例，当物料颗粒的重力和摩擦力的总和大于或等于烟气的向上推力时，颗粒会下降或停止向上运动。因此，炉沿高度的材料越来越少。浓度越高，重力加速度越大，滑动速度越低。材料直径越小，炉压越低。

根据目前锅炉厂高温，高压或亚高温循环流化床锅炉的设计制造，采用高压分离外环高温分离循环设计。新炉内煤量为5%～8%，可能有更多的煤矸石进入低位热值，规模较大，那么煤炭尾料多，无论如何，超过90%的尾数原材料是回收材料，原煤灰分已经枯竭。在整个炉子的燃烧过程中，它进入燃煤释放自身的热量。首先，建立燃烧区温度场的密度，然后，将其转移到炉内的循环材料中。最后，循环物质将热量传递给水冷壁，受热表面与物质空间温度一致。较大的燃料颗粒在致密区爆炸燃烧，产生许多小颗粒。原煤中的较小颗粒在循环中燃烧，使得原始颗粒变小或完全变细。经过几次循环后，在大气中，物料中的较大颗粒继续参与流化循环。

因此，使用一些高热值煤，形成较好的煤灰，尺寸更均匀，分级比较合适，煤的可磨性系数较大，废石成分较少，循环流量，炉流量接近设计值。相反，灰烬通常较差，可磨性系数越小，脉石越多，颗粒越大，分数比也不合适。

对应于受热面，经常因磨损，严重磨损，导致爆管泄漏。为了适当调整燃煤运行质量，锅炉安全经济运行至关重要。尽管循环流化床锅炉具有燃烧劣质煤的特点，但一些挥发性成分常常燃烧，煤灰较好，废石量不大，粒度较适宜，可磨性系数较大，烟煤磨损可以放慢速度，事故率会下降很多。

2 循环流化床锅炉受压部位磨损的原因

在循环流化床锅炉长期使用中，锅炉部件必然受到不同程度的磨损。经过多次实践，可以得出循环流化床锅炉最脆弱的部位是尾水管、尾盖、双面水冷壁和水冷壁后的水冷壁。具体表现如下。

2.1 锅炉管风面磨损的原因

在循环流化床锅炉的运行中，由于锅炉烟气过多流量，施工人员按照正常施工工艺没有穿上防护罩，烟气入口是第一排挂管道。迎风面容易成长方形，甚至出现单管爆裂现象。因此，在实际操作中，工作人员应检查耐磨板等锅炉部件，确保耐磨板每次关闭时不脱落。

2.2 底部耐磨板的磨损原因

在工厂循环流化床锅炉的制造、运输、储存和运行过程中，耐磨板的磨损，使耐磨板在凹槽内进入上部凹槽，灰渣流下直径60mm的冲击底部的耐磨板加剧磨损。在实际工作生产中，工作人员为了防止底板的磨损，磨损板可以用不锈钢板代替，耐磨材料沿磨损板的边缘间隙预留3mm。在实际运行中，耐磨板区域的水冷管壁存在明显的磨损迹象。其原因可能是耐磨材料的上边缘是由于下落的灰尘流动的涡流。如何解决这种情况下的磨损，目前还没有有效的方法。

2.3 上层锅炉双面防水墙的磨损原因

在循环流化床锅炉的实际运行中，上部双壁水冷壁也会出现锅炉磨损状态。主要原因是双壁水冷壁出现在后壁的右侧和前壁的上侧不同程度地脱落，导致平台表面不平，燃料颗粒掉落，挖水墙和减缩管爆炸。高压水射流穿过墙壁，而靠近水墙中心的混凝土墙和水泥墙右侧的双面墙被侵蚀，管道严重磨损。因此，必须从锅炉顶部取下铸造材料，更换水管壁，然后倒入。

3 循环流化床锅炉受压部位磨损的措施

循环流化床锅炉与普通煤粉锅炉相比，既有锅炉的磨损现象，原因和程度也有很大的不同，锅炉在日常使用和运行周期中，要采取必要的措施减少磨损部位的压力。

3.1 在循环流化锅炉日常运行中需要注意的问题

（1）适当控制风量。循环流化床锅炉的工作原理是将流化的小颗粒流体，然后送到炉内加热，高温物料悬浮燃烧，气流的大小直接影响到循环流化床锅炉的正常运行。锅炉空气流量的实际运行稍高于流化空气流量的最小量即可。

（2）严格要求人员消除残酷的启动，防止锅炉运行不正常。在循环流化锅炉的实际运行中，部分员工安全意识和锅炉维护意识不够。频繁的压力，强制冷却等异常操作往往危及锅炉的安全运行。具体表现在以下两个方面。一是锅炉故障，由于急于维修，所以工作人员会迫使锅炉通风冷却，因为锅炉部件膨胀系数不一样，温度不一致，所以强制通风；二是锅炉启动时，由于快速点火的锅炉工人过早地进入燃油锅炉，造成燃油爆燃和湍流燃烧。炉内温度急剧上升一段时间，形成强烈的热冲击波，锅炉部件迅速膨胀，容易造成金属焊缝被撕裂，锅炉壁开裂。因此，循环流化床锅炉快速加热和加压，锅炉各部分膨胀不到位，导致锅炉运行工况不稳，需及时调整。

4 结语

目前，循环流化床燃烧技术是目前我国洁净煤技术发展的重点和主要形式。在实际运行中减少不定期停电次数和锅炉受热面的抗磨，使循环流化床锅炉正常、安全、稳定运行意义重大。 因此，在实际生产中，要遵循锅炉使用寿命周期理论，采用科学合理的措施和手段对循环流化床锅炉受压部位的磨损进行处理，确保循环流化床锅炉的安全稳定 。

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[3]廖祥国.循环流化床锅炉承压部件磨损原因及应对措施[J].中国高新技术企业，2012，（4）.