循环流化床锅炉防磨技术分析

卞公雪

摘要：随着循环流化床锅炉磨损机理的研究和防磨损技术在生产领域中的推广应用，锅炉的运行周期得到有效延长。本文结合防磨机理和不同防磨技术的特点，简要分析了提高循环流化床锅炉防磨的常见方法，希望为有关循环流化床锅炉防磨技术的研究提供一定帮助。

关键词：循环流化床;防磨技术;防磨梁;喷涂

循环流化床（CFB）锅炉是近几年发展起来的一种新型燃烧设备，其燃料适应性广，燃烧效率高，负荷可调节范围大，节能环保，灰渣利用率高，在电力行业中得到广泛应用。然而，循环流化床锅炉的磨损泄漏问题始终制约着锅炉的运行周期，给检修维护工作带来极大的困难。特别是锅炉水冷壁、过热器等受热面的磨损所致的停炉事故率较高，根据本公司数据统计，由于磨损导致的停炉故障率高达67%。因此，有效解决受热面磨损问题是循环流化床锅炉发展的一个重要研究方象。

1、循环流化床锅炉的磨损

1.1循环流化床锅炉磨损机理

循环流化床锅炉水冷壁管磨损主要有两面：一方面，大量烟气和固体颗粒在上升过程中对水冷壁管的冲刷; 另一方面，由于内循环的作用，大量固体颗粒沿炉膛四壁重新回落，对水冷壁管进行剧烈冲刷。特别在水冷壁管和耐火材料层过渡区域的凸出部位，沿水冷壁管下来的固体颗粒与炉内向上运动的固体颗粒运行方向相反，形成涡流，对局部水冷壁管起到一种刨削作用。

1.2循环流化床锅炉易磨损区域

1.2.1炉膛过渡区域

主要是可塑料与水冷壁管结合处、凸起或凹进的不规则水冷壁管处。在这些区域，向下流动的固体颗粒与向上流动的固体颗粒方向相反，在局部产生涡流，导致颗粒与水冷壁管发生碰撞，对水冷壁管产生冲刷磨损。

1.2.2炉膛四角区域

炉膛四角由于相邻下降流的叠加作用，颗粒浓渡增加一倍，加速了这些部位水冷壁管的磨损。

1.2.3炉膛顶部烟气出口处

主要是由于烟气转入炉膛出口时，大量颗粒甩向炉顶，物料与烟气的变向和速度增加，易产生磨损。

1.3循环流化床锅炉磨损的影响因素

1.3.1烟气流速的影响。

烟气流速越高磨损越严重，磨损量与烟气流速的3次方成正比。一次风量越大，磨损量越大。另外，二次风量越大，对炉内燃烧情况的扰动越剧烈，水冷壁磨损量也越大。

1.3.2烟气颗粒浓度的影响。

烟气颗粒浓度越大，水冷壁磨损量越大。因为颗粒数目越大，对管壁的撞击和冲刷越强烈。在循环流化床锅炉运行过程中，负荷越高，床层密度及床层压差越大，说明颗粒浓度越大，磨损量越大。

1.3.3燃料硬度、形状、成分的影响。

燃料颗粒硬度越高，形状越不规则，灰分越大，对水冷壁管切削作用越强烈，磨损量越大。尤其在掺烧矸石或其他高硬度燃料时，会大大缩短水冷壁管爆管的运行时间。

1.3.4安装及检修质量的影响。

锅炉安装及检修质量不好，例如受热面鳍片没有满焊，大量颗粒外漏，造成水冷壁管侧面的磨损，或管屏表面留下大量焊接后凸起部位形成颗粒涡流加剧磨损。

1.3.5耐火材料脱落。

在密相区排渣口、二次风口处的异型管、过热器穿墙管密封盒处，管壁都会因耐火材料脱落造成磨损。

1.3.6锅炉本身动力场的影响。

由于炉膛内烟气流速分布不均匀，四角处的烟气流速比中间大很多，所以磨损情况比其他部位严重。

2、循环流化床锅炉防磨技术

2.1防磨梁技术

在水冷壁管上加装防磨梁，该技术是在鳍片上焊接销钉，然后利用耐火防磨材料制作凸台，凸台沿水冷壁高度方向间隔一定距离，可布置多层。该技术能够有效降低下降流的速度和浓度，很大程度上消除水冷壁磨损的根源。且投资小，无需破坏受热面，安装方便，易于实施，运行防磨效果明显。

2.2水冷壁管表面喷涂技术

常见的喷涂技术是超音速电弧喷涂。首先利用压缩空气对需要喷涂的水冷壁表面进行喷砂打磨处理，清除其表面的氧化物、浮锈等，打磨环节特别重要，表面打磨处理不干净，喷涂层容易脱离，对后期运作存在较大安全隐患。然后用高铬镍基钛合金材料打底形成过渡涂层，再在打底层的上面喷涂一层金属陶瓷涂层，使厚度达0.5mm-0.8mm，要求厚度均匀，过渡部位平滑。该技术对运行年限较长的锅炉，非常有必要。

2.3让管技术

将垂直的水冷壁管与垂直的耐火材料设计齐平，使涡流形成于耐火材料区域，从而减少对水冷壁管的冲刷，沿着收缩段耐火材料的上升气流决定了旋涡的大小，这就需要根据气流流速和方向进行设计，并以此来确定让管结构。让管的使用效果与设计有密切的关系，合理的让管设计具有较好的防磨效果。

3、循环流化床锅炉运行参数优化调整

3.1送风量调整。

在保证床料充分流化的前提下，尽量降低一次流化风量。在维持氧量的前提下，适当调整二次风量，合理搭配上下二次风量，保持合理的過剩空气系数。适当降低密相区高度，延长燃煤颗粒在炉内的停留时间，减少对水冷壁管的冲刷，同时也会降低灰含碳量。

3.2运行床温控制

当床温升高时，烟气温度与受热面的温度随之升高。床温在850-950℃之间时，不会引起颗粒的硬度和外形的变化，床料颗粒本身的磨损性不随温度升高而变化。但床温变化会使水冷壁管产生热应力，影响金属的机械强度。因此，控制床温在850-950℃之间，并维持其相对稳定，严禁锅炉长期高温超负荷运行，可有效降低水冷壁的磨损速率。

3.3入炉煤质管理。

入炉煤颗粒越大，对管壁的撞击和冲刷越强烈，水冷壁磨损量越大。因此，加强入炉煤的管理，及时进行煤质化验，控制燃煤的筛分粒度，提高煤颗粒的均匀度，减少大颗粒在入炉煤总量中的比例，可有效减少水冷壁的磨损。

4、结束语

随着各种防磨技术和耐磨材料的飞速发展，锅炉设计和运行水平的日益提高，检修及安装工艺水平的大大改进，循环流化床锅炉连续运行时间显著提高。对于锅炉运行来说，无论采取何种防磨措施，能够提高锅炉连续运行时间，降低因磨损所造成的故障率，才是防磨研究的最终目标。

参考文献

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