循環(huán)流化床鍋爐磨損機理淺析

摘 要:本文針對遼河油田電力集團發(fā)電板塊的YG-240/3.82-M型循環(huán)流化床鍋爐(CFB)幾種常見磨損現(xiàn)象，淺析CFB鍋爐磨損機理，并相應地提出有關(guān)防磨對策與措施。

關(guān)鍵詞:循環(huán)流化床鍋爐磨損措施

中圖分類號:TK16文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(a)-0059-01

1 概述

循環(huán)流化床鍋爐(CFB)是我國提倡發(fā)展的一種新型燃燒設備。循環(huán)流化床鍋爐的特點是高效率低污染和排放綜合利用率高，運行調(diào)整簡單、維護檢修方便、負荷調(diào)節(jié)范圍大、氮氧化物排放低、易于脫硫灰、渣活性好、綜合利用途徑廣等優(yōu)點而備受青睞，近年來在電站鍋爐、舊鍋爐改造和燃燒各種固體廢棄物鍋爐等領(lǐng)域得到大力推廣與應用。世界范圍內(nèi)也得到了很大的發(fā)展和推廣。

從已投產(chǎn)的CFB鍋爐運行情況看，磨損作為制壓循環(huán)流化床鍋爐正常運行的主要問題，它已成為電廠工作者普遍關(guān)心課題。鍋爐的磨損與固體物料濃度、速度、顆粒特性和流動的幾何形狀等密切相關(guān)，循環(huán)流化床鍋爐爐灰的濃度高，通常為煤粉爐的幾十倍、幾百倍，因此磨損就比其它類型鍋爐嚴重。磨損不僅嚴重影響鍋爐安全運行，還制約了循環(huán)流化床鍋爐一些優(yōu)點的正常發(fā)揮，從而增加設備運行維護費用，降低機組利用率，給企業(yè)生產(chǎn)帶來損失。為此，本文具體以濟南鍋爐廠在遼河油田電力集團熱電廠YG-240/3.82-M型循環(huán)流化床鍋爐安裝與運行為例，著重就循環(huán)流化床鍋爐的磨損問題及處理設想進行初步的分析。

2 磨損機理分析

根據(jù)磨損的機理，循環(huán)流化床受熱面磨損主要為沖擊磨損。沖擊磨損又分為沖刷磨損和撞擊磨損。沖刷磨損是顆粒相對固體表面沖擊角較小甚至接近平行的磨損。顆粒垂直于固體表面的分速度使它鍥入被沖擊的物體，而顆粒與固體表面相切的分速使它沿固體表面滑動，兩個分速合成的效果起到刨削的作用。如被作用的物體經(jīng)不起這種作用，如此經(jīng)過反復、大量的作用，則固體表面將產(chǎn)生磨損。

3 循環(huán)流化床鍋爐主要金屬部件的磨損

3.1 布風裝置

循環(huán)流化床鍋爐布風裝置的磨損主要是風帽的磨損，其中風帽磨損最嚴重的區(qū)域發(fā)生在循環(huán)物料回料口附近，原因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板的速度分量沖刷風帽導致的。

3.2 爐膛水冷壁管

爐內(nèi)水冷壁管的磨損主要集中在以下三個區(qū)域:①爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損;②爐膛四個角落區(qū)域的管壁磨損;③不規(guī)則區(qū)域管壁的磨損。爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損原因一是在過渡區(qū)域內(nèi)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上運動的固體物料運動方向相反，在局部產(chǎn)生渦旋流;另一個原因是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動方向的改變，因而對水冷壁管產(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)域內(nèi)壁面向下流動的固體物料密度比較高，同時流動狀態(tài)也受到破壞。不規(guī)則區(qū)域管壁(如穿墻管、爐墻開孔處的彎管等)的磨損原因主要是不規(guī)則管壁對局部的流動特性造成較大的擾動。

3.3 爐內(nèi)受熱面的磨損

循環(huán)流化床的受熱面磨損主要反映在燃燒室管壁的磨損、爐膛角落區(qū)域磨損、爐頂受熱面磨損、尾部受熱面磨損等。爐膛內(nèi)屏式過熱器、水平過熱器管屏的磨損機理與爐內(nèi)水冷壁管的磨損機理相似，主要取決于受熱面的具體結(jié)構(gòu)和固體物料的流動特性。

3.4 對流煙道受熱面的磨損

尾部對流受熱面經(jīng)常磨損部位:①爐膛出口至分離器進口煙道受熱面;②省煤器及空氣預熱器兩端。對流煙道受熱面的磨損主要發(fā)生在省煤器兩端和空氣預熱器進口處，產(chǎn)生磨損的主要原因是設計上考慮不周，安裝時出現(xiàn)誤差;另一個原因是受熱面材質(zhì)不好。

3.5 電除塵輸灰系統(tǒng)磨損

我廠燃煤灰分較大，其灰分為47.8%，經(jīng)過旋風分離器分離后通過尾部電除塵器進行回收。由于長時間的沖刷，出現(xiàn)輸灰管異常磨損情況，在供暖運行高峰期，每周平均需要檢修4次，既不利于鍋爐的經(jīng)濟、穩(wěn)定運行，同時也對環(huán)境造成了污染，提高了檢修人員的勞動強度。

3.6 循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)主要非金屬 耐磨材料的磨損

循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)主要非金屬耐磨材料的磨損的位置有水冷壁布風板;燃燒室下部四周水冷壁表面;燃燒室內(nèi)布置的水冷屏、過熱器屏等下端表面及其穿墻處周圍的水冷壁表面;燃燒室出口周圍及出煙口流道內(nèi)表面;旋風分離器整個內(nèi)表面;料腿及回料裝置內(nèi)表面;分離器出口煙道內(nèi)表面;尾部對流煙道入口內(nèi)表面。

循環(huán)流化床鍋爐耐磨材料破壞的主要原因和機理:一方面是由于溫度循環(huán)波動和熱沖擊以及機械應力造成耐磨材料產(chǎn)生裂縫和剝落;另一方面是由于固體物料對耐磨材料的沖刷而造成耐磨材料的破壞。

4 對策

4.1 水冷壁防磨措施

①在密稀相交接處，采用過渡區(qū)設計，壁免在此區(qū)域產(chǎn)生渦流，改善水冷壁管磨損。②密稀相交接處，噴涂高480mm碳化鎢防磨層，近400㎡。

4.2 爐內(nèi)受熱面防磨措施

①在分離器出口，尾部對流受熱面第一、二排受熱面管上安裝耐高溫抗氧化、耐磨不銹鋼護板;尾部豎井進口煙道轉(zhuǎn)向處，澆鑄耐高溫耐磨澆鑄料，提高尾部受熱面抗沖擊、沖刷的耐磨性能。②在高過、低過、蒸發(fā)器及省煤器進口第一、二排水平取管及懸吊管垂直段都安裝耐高溫抗氧化耐磨防護板。③管式空預器改為臥式布置，即空氣從管內(nèi)流動，而煙氣從管外流動，改善管式空預器煙氣磨損。

4.3 耐磨材料的磨損防范措施

對于熱應力和熱沖擊造成磨損，應特別重視耐火澆鑄料骨架型式及布置合理性，加強烘爐質(zhì)量驗收。尤其重視低溫烘爐工藝，經(jīng)幾臺烘爐實踐，我們均采用無焰烘爐工藝進行低溫烘爐，結(jié)果低溫烘爐質(zhì)量得到保證。②對于固體物料耐火耐磨材料強烈沖刷而導致的破壞，在施工中則盡量減少形狀突變，采用平緩過渡，降低沖擊角，盡量減少此類附加沖擊力。

5 結(jié)語

本人經(jīng)過以上對循環(huán)流化床鍋爐在磨損機理及防治辦法上進行了一點膚淺的分析，應對該爐型搞好運行、掌握其特性、更好地治理磨損、起到一點拋磚引玉的作用。由于經(jīng)驗少，對循環(huán)流化床鍋爐的運行和磨損機理了解的還不夠。但我相信隨著循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的不斷日趨完善和防磨技術(shù)的提高，只要我們共同努力，在目前防磨治理的基礎上，思想再開闊一些，對磨損原因和機理的探索再認真一些，防范措施、治理力度再加強一些、磨損這一頑癥一定能相應治理好，循環(huán)流化床鍋爐這個新產(chǎn)品一定能在全國的發(fā)電和供熱等各項事業(yè)中發(fā)揮出更大作用，一定能以它的獨特優(yōu)點逐漸取代目前市場上正在運行的其他任何爐型，一定能為社會和各企業(yè)發(fā)揮出他的重大經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益，為緩解煤炭緊張局勢作出貢獻。

參考文獻

[1]周一工.循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展前景與目前存在的問題[J].發(fā)電設備，1996(9).

[2]李劍峰.循環(huán)流化床鍋爐在煤礦電廠應用前景好[J].煤礦機械，2006(05):112.