循環流化床鍋爐受熱面易磨損部位探討

摘 要：隨著科學技術的不斷創新與發展，各種新技術的層出不窮，循環流化床鍋爐技術的出現更是大大推動了工業鍋爐的發展。它作為一種新技術，具有燃燒適用性廣、高效脫硫、NOX排放低等優點，因此在國際上得到了廣泛的發展與使用。在其整個發展過程中，循環流化床的受熱磨損情況極其嚴重，且影響著整個機組的運行。文章主要針對循環流化床鍋爐因受熱而引發的各種磨損現象進行了詳細的分析與總結，并就存在問題提出了合理化的解決措施，僅供參考。

關鍵詞：循環流化床鍋爐；磨損；部位

引言

循環流化床以其獨特的優勢被廣泛的應用于各個領域之中，它不僅僅能有效的降低燃燒過程中所產生的污染濃度且燃燒率比較高。但與傳統的煤粉爐燃燒相比較而言，循環流化床鍋爐主要是通過物料的反復燃燒來實現的。從某種意義上而言，循環次數越多，鍋爐內物料燃燒濃度水平也就越高，這些燃燒物料將大量沖刷著鍋爐的受熱面以及耐火材料，大量物料的燃燒勢必是普通鍋爐燃燒熱量的幾倍、十幾倍、甚至是上千倍。故此，在采用循環流化床鍋爐燃燒技術的同時，必須對其受熱面磨損情況進行研究分析，針對不同受熱面的受損情況進行具體問題具體解決，以便更好的促進循環流化床鍋爐的使用。

通過大量實踐研究可知，高倍率的燃燒一定意義上確實促進了循環流化床鍋爐技術的發展，但是其受熱面受損現象嚴重導致鍋爐非正常情況下停爐的現象也是比較嚴重的，受損嚴重的管道磨損程度平均大約在0.685～1.2mm，局部嚴重損壞程度高達0.025mm其在每小時范圍內，甚至會在更短的時間內出現泄漏等現象，嚴重影響循環流化床鍋爐的使用，也威脅著人們生命財產安全，所造成的后果是不可估量的，所以一定要引起重視。

1 循環流化床鍋爐受熱面的磨損

首先，讓我們先簡單的了解一下什么是磨損？在機械作業概念里，物體表面所使用的材料與介質運動中不斷產生的某種損耗現象就被稱之為磨損。按照磨損原理的不同，可以將磨損分為以下等幾種方式：粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損等。其中較為常見的一種磨損，應是沖蝕，也被叫做沖擊磨損，主要是指流動物體與固體之間按照一定的速度以及角度對材料表面所產生的一種沖擊，從而導致的一種磨損現象。從定義上來講，沖擊磨損主要有兩種形式：一是沖刷磨損；二是撞擊磨損。但是在實際運行中，這兩種磨損現象是相互滲透、共生而存在的。通常情況下，循環流化床鍋爐受熱面磨損也是這兩種磨損現象共生而出現的，所以針對這種磨損的產生必須進行綜合因素分析。如，水冷璧管壁磨損主要是沖刷導致的磨損，是物體顆粒對物體表面形成一定的沖擊，也就是沖擊角度幾乎接近于平行而致；過熱器、省煤器主要是撞擊導致的磨損，是物體表面沖擊角較大且幾乎接近于垂直，并通過大顆粒物體直接撞擊而產生的一種磨損現象。

2 循環流化床鍋爐受熱面的磨損部位

循環流化床鍋爐具有燃用低熱值、高灰分劣質煤可穩定燃燒的優點。該爐燃用的煤種，一般為Qnet.ar=12540kJ/kg，Aar=40%，采用流化燃燒方式，要求原煤顆度在10mm以下。因此，循環流化床鍋爐防磨須重點解決受熱面的磨損問題。

爐膛水冷壁的磨損主要是向火側爐管180°范圍內及膜片的磨損，主要部位發生在爐膛下部衛燃帶與水冷壁管過渡區域的管壁的磨損，還有爐膛四個角落區域的磨損，熱工測點裝置附近的磨損，煙氣出口處附近區域的磨損。這類磨損的機理主要有兩個方面：（1）在過渡區域內由于沿壁面下流的固體物料與爐內向上運動的固體物料運動相反，因而在局部產生渦流；（2）沿爐膛向下流動的固體物料在交界區域產生流動方向的改變，因而對水冷壁產生沖刷，且沿爐膛四周形成的磨損呈不均勻狀態，其磨損程度與物料的流量及流動形式有關。爐膛四個角的磨損主要是由于角落區域內沿壁面下流的固體物料濃度較高所致。

3 循環流化床鍋爐受熱面磨損的原因分析

3.1 煙氣流速的影響

試驗結果表明：磨損量T和煙氣流速W之間存在下述關系，即T∝Wng，n值的大小與灰粒的性質、濃度和粒度等因素有關，根據研究者對n值的實驗結果，一般認為n≈3，基本接近于磨損的實際情況。可見，煙氣流速的變化，對磨損的影響至關重要，而影響煙氣流速變化主要因素有理論煙氣量，過剩空氣系數及漏風系數，因此，合理組織燃燒風量，及時消除漏風是降低煙氣流速，減少磨損的重要措施之一。

3.2 燃料特性的影響

通過對大量實驗研究表明，循環流化床鍋爐燃燒技術受熱面磨損情況的好壞與燃料特性之間有著密切的關系。其中針對灰分大小以及含矸率的多少就可以判定其磨損的輕重程度。換句話而言，燃料灰分的逐漸增加所產生的大量濃煙會使鍋爐受熱面沖擊力增加，同樣含矸率過高也會產生此現象，由此可以判斷，循環流化床受熱面磨損嚴重，兩者之間的變化將對整個鍋爐受熱面產生極其重要的影響，所以要想降低其磨損程度就要控制好它們的含量，以便控制在最佳狀態，不影響其循環流化床鍋爐的使用。

4 循環流化床鍋爐受熱面防磨措施

4.1 減磨措施

（1）從燃料上嚴格控制灰分含量，達到降低煙氣中灰分含量的目的，這是從源頭上減磨的關鍵。根據循環流化床鍋爐設計要求及運行實踐證明，當入爐煤灰分控制在40%以上時，受熱面的磨損明顯加劇，鍋爐連續穩定運行周期明顯縮短，過熱器、水冷壁、省煤器滲漏次數明顯增加，空氣預熱器入口管磨損嚴重，同時電除塵運行狀況惡化，除塵效率明顯下降。（2）在保證燃煤破碎系統破碎能力的同時，嚴格控制入爐煤顆粒度在10mm以下，使入爐流化風量控制在最低限度。（3）加強燃燒調整，確定合理的一、二次風配比，維持過剩空氣系數α=1.2左右，在保證流化正常，不影響鍋爐出力的前提下，最大限度地降低入爐總風量，從而達到降低煙氣流速的目的。

4.2 抗磨措施

4.2.1 采用熱噴涂技術

有效的采取熱噴涂技術主要是通過兩種方式進行：一是超音速；二是火焰噴涂。但此時需要注意的是，在噴涂過程中必須形成一定硬度，確保HRC在60以上，基本管材的使用要比自身硬度大很多。與此同時，在涂層過程中，要確保硬度的化學穩定性，可與氧化層管材進行結合，以便更好的達到抗磨性，提升整體受熱面的耐熱程度。

4.2.2 濃相區受熱面采用埋管技術

結合我國循環流化床鍋爐技術發展的實際需要，為了更好的促進其發展，我國研究人員結合本國實際特設計出一種簡單有效的抗磨技術，尤其是對于水冷璧密相區的燃燒有著極其明顯的效果。這種技術利用埋管將表面與物體之間的顆粒磨損隨時加以轉移，并送至到耐火層上，有效的避免了局部受熱的情況，此技術也被稱作埋管技術，它的出現大大推動了循環流化床鍋爐技術的發展。

4.2.3 在受熱面的迎風面加裝防磨裝置

在受熱面加裝防磨裝置是一種比較簡單直接有效的方法，通常情況下會選擇抗氧化性能比較高的材料，根據循環流化床鍋爐燃燒的實際需要進行改裝，制造相同半徑的圓形罩，采用一定固定的方式，加之安裝在受熱面內，但需要注意的是，必須定期進行檢查更換，這樣才能有效的提升抗磨性。

綜上所述，除了采用以上幾種特定的方式外，還可以對省煤器進行防護，利用先進的現代化技術進行很好的改造，不僅僅可以提升防磨效果，更加能夠起到均勻抗磨的作用，有利于循環流化床鍋爐更好的發展，以便更好的促進工業建設的發展。

參考文獻

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