談循環(huán)流化床鍋爐的防磨措施

摘要:火力發(fā)電廠鍋爐因受熱面磨損造成的停爐事故約占鍋爐總事故率的70%，金屬部件的磨損是造成其運行事故的主要原因。所以要特別重視鍋爐受熱面的防磨。下面介紹了循環(huán)流化床鍋爐金屬部件磨損及其產(chǎn)生原因，提出了一些看法和防磨措施。

關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床鍋爐金屬部件磨損防磨

中圖分類號:TK229.66文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2011)02(b)-0123-01

冀中能源股份顯德汪礦矸石電廠所用鍋爐為江西鍋爐廠生產(chǎn)的JG—65/3.82—M和JG—35/3.82—M循環(huán)流化床鍋爐，為中溫中壓配套機組。循環(huán)流化床(簡稱CFB)燃燒技術(shù)是一項新興的燃煤技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐具有燃燒適應(yīng)性廣，燃燒效率高，氮氧化物排放低，負荷調(diào)節(jié)比大和負荷調(diào)節(jié)快等突出優(yōu)點。在CFB的運行中，含有燃料、燃料灰的固體床料在爐膛→旋風(fēng)分離器→回料閥→爐膛這一封閉循環(huán)回路里處于不停的高溫循環(huán)流動中，并在爐內(nèi)850℃～950℃進行高效率燃燒反應(yīng)。除床料在這一回路作外循環(huán)流動外，床料在重力作用下在爐內(nèi)不斷的進行循環(huán)流動。因此，在循環(huán)回路的相應(yīng)部位必然產(chǎn)生磨損。磨損不僅影響鍋爐的安全運行，還限制了這類鍋爐一些優(yōu)點的發(fā)揮。磨損給鍋爐造成直接危害是使承受內(nèi)壓的受熱面金屬管子壁厚減薄直至爆管停爐。磨損使鍋爐運行維護費用增大，機組利用率低，給企業(yè)造成巨大的損失。

磨損是煤或灰粒以某一角度(0～90℃)撞擊受熱面管子表面，引起沖蝕磨損，造成管子表面金屬流失。沖蝕磨損主要是沖擊與切削的作用，而切削是最主要的因素。固體粒子作為微小的切削工具在相對較軟的金屬表面上滑動切削出槽溝的痕跡。磨損是非常復(fù)雜的失效過程，它不僅受力原因的影響，同時還與材料、環(huán)境、介質(zhì)等多種因素密切相關(guān)。CFB受熱面管子磨損是受煤粒子與灰粒子濃度、粒子特性、流體幾何形狀影響的。在固體粒子濃度較高區(qū)域，磨損主要取決于固體粒子及煙氣流與受熱面的相對運動。磨損與煙氣流速密切相關(guān)，固體粒子的速度和密度是影響磨損的主要因素。因此嚴重磨損區(qū)域通常發(fā)生在流速突變區(qū)域。CFB的受熱磨損主要發(fā)生在燃燒室的下部，爐膛的上部出口周圍及布置在燃燒室中屏式受熱面的下部。

1流化床鍋爐的主要磨損部位及處理方法

1.1 爐膛水冷壁管的磨損

爐內(nèi)水冷壁管的磨損可分為四種情況:爐膛衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域(密相區(qū))管壁的磨損;爐膛四個角落區(qū)域的管壁磨損;鍋爐爐膛出口自底部向下1.5m范圍內(nèi)兩側(cè)管壁的磨損;不規(guī)則區(qū)域管壁的磨損。爐膛衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損主要是安裝拼接焊縫時造成局部磨損的條件。在過渡區(qū)域固體物料在局部產(chǎn)生渦旋流;自上而下的固體物料在交接區(qū)域產(chǎn)生流動方向的改變而對管壁產(chǎn)生沖刷。爐膛四個角落區(qū)域的管壁磨損原因是角落區(qū)域密封鰭片在安裝時內(nèi)表面粗糙，并且固體物料濃度高，同時流動狀態(tài)也受到破壞。鍋爐爐膛出口自底部向下1.5m范圍內(nèi)兩側(cè)管壁的磨損，主要原因是固體物料在改變流動方向時產(chǎn)生的渦流沖刷。不規(guī)則管壁改變了物料的流動特性而造成較大的物料波動沖刷。

解決磨損的方法在衛(wèi)燃帶與澆注料的過渡區(qū)采用外彎管形勢可有效降低此處的磨損，或加裝防磨梁并在衛(wèi)燃帶以上2m的范圍內(nèi)對水冷管壁進行超音速電弧噴涂。噴涂處的管面過渡要平滑，不能有凸臺。在水冷壁上加焊導(dǎo)流防磨帶(來破壞向下流動的固體料流)，從而達到防磨目的。

1.2 埋管的磨損

埋管距床料最近，也是磨損比較嚴重的部位，運行中經(jīng)常發(fā)生埋管爆管的事故。埋管的防磨主要通過采用焊防磨鰭片來進行，防磨鰭片主要焊接在埋管下三排迎風(fēng)面上，用鰭片阻擋顆粒直接沖刷管壁，延長埋管的使用壽命，以前我們也用過噴涂、護瓦，護瓦的長度在300mm～600mm之間，太長了也會因與埋管的膨脹系數(shù)不同而發(fā)生變形脫落。使用過程中曾出現(xiàn)高溫變形脫落現(xiàn)象，護瓦與護瓦之間留有1.5mm～2mm的膨脹間隙就可以了，但護瓦的維修率比較高。經(jīng)常因磨損而脫落，為防止埋管爆管只有多次測量埋管的壁厚，做到預(yù)防性更換和檢修來降低事故率。

1.3 尾部受熱面的磨損

尾部受熱面的磨損主要是飛灰對受熱面的磨損，多發(fā)生在過熱器的迎風(fēng)面，省煤器兩端和空氣預(yù)熱器進口處。過熱器區(qū)域的溫度比較高，大多數(shù)灰粒比較軟，對受熱面的磨損并不十分嚴重。但在省煤器區(qū)域由于煙溫低，灰粒變硬、且體積收縮表面形成尖銳的棱角，對省煤器管排的磨損相當嚴重。空氣預(yù)熱器進口處管壁的磨損是由于煙氣流速、方向的改變而產(chǎn)生的磨損。還有一種主要原因是設(shè)計上考慮不周，安裝時出現(xiàn)誤差等，同時受熱面材質(zhì)不好也是一個重要原因。

在循環(huán)流化床鍋爐中配置有分離器和回送裝置，為了能維持正常運行所需的物料循環(huán)，分離效率常常高達95%以上，這樣表面上看似降低了尾部煙道飛灰的濃度。實際上盡管分離效率很高，但由于爐內(nèi)固體物料濃度很高，分離器未能捕集而隨煙氣進入對流煙道的飛灰濃度仍相當大。同時在尾部煙道中煙氣一般向下流動，固體顆粒一邊隨煙氣流動，同時又受重力作用，顆粒的絕對速度是煙氣速度加顆粒終端速度，比爐膛內(nèi)煙氣上升氣流的絕對速度要高，高的顆粒濃度加上高的顆粒速度，常常導(dǎo)致省煤器等尾部受熱面磨損嚴重。

可以在省煤器迎風(fēng)面2～3排加裝護瓦或防磨管，煙氣走廊上部加擋板防止煙氣從走廊通過，或在煙氣走廊每一個彎頭處加裝護瓦，省煤器管要上下在一條線不能有從中間稱出的管排，如有必須校正，實在校不正的必須在其上面加裝護瓦。空預(yù)器盡量橫排臥式布置，能減少空預(yù)器堵住，可以在上2～3排加護瓦防止迎風(fēng)面管子的磨損。

1.4 布風(fēng)裝置的磨損

循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)裝置的磨損主要是風(fēng)帽的磨損與風(fēng)帽小孔擴大的磨損。原因是風(fēng)帽節(jié)距較小，布置過密，以及施工的偏差，致使部分風(fēng)帽噴出的空氣混合物直接沖刷前面的風(fēng)帽，造成風(fēng)帽磨損。其中風(fēng)帽磨損最嚴重的區(qū)域發(fā)生在循環(huán)物料回料口附近，主要是由于較高顆粒濃度的循環(huán)物料，以較大的平行于布風(fēng)板的速度分量沖刷風(fēng)帽導(dǎo)致的。也有風(fēng)帽小孔高速氣流引起物料粒子的撞擊;物料的顆粒越粗、越硬、流化風(fēng)速越高、床壓波動越大、磨損就嚴重。

安裝過程嚴格控制風(fēng)帽水平度，并且風(fēng)帽安裝中盡量做到風(fēng)帽間小孔對稱布置，嚴把風(fēng)帽材料質(zhì)量關(guān)，盡量避免爐床超溫運行，運行中盡量少壓火，防止過熱燒損風(fēng)帽，保證鍋爐穩(wěn)定、連續(xù)運行。

2結(jié)語

循環(huán)流化床鍋爐磨損的原因很多，每種鍋爐的特點也不一樣，磨損的部位略有差別，有的鍋爐是采用設(shè)計來改善磨損，有的是采用防磨材料或護瓦來減少磨損，每種都有各自的優(yōu)缺點，都有它的利弊，都沒有從根本上解決問題。但是作為流化床鍋爐是新一代高效、低污染、爐內(nèi)脫硫、燃料適應(yīng)性廣、負荷調(diào)節(jié)性能好、燃燒穩(wěn)定等優(yōu)點，還是得到了廣泛的應(yīng)用。