循環(huán)流化床鍋爐防磨技術的探討

朱玉龍 王青

【摘 要】目前，循環(huán)流化床鍋爐在循環(huán)流動過程中普遍存在鍋爐磨損的現(xiàn)象，本文分析了循環(huán)流化床鍋爐的工作原理以及產(chǎn)生磨損的主要原因，提出了防止循環(huán)流化床鍋爐防磨的技術措施，以達到減少循環(huán)流化床鍋爐磨損的目的。

【關鍵詞】循環(huán)流化床；鍋爐；磨損；防磨

由于循環(huán)流化床鍋爐是一種多次循環(huán)燃燒的方式，在運行過程中不可避免的會在爐內(nèi)形成一個高濃度的區(qū)域，并且循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的高顆粒濃度和高運行的煙速特點，在一定程度上決定了爐內(nèi)各個部件受到含塵煙氣的高速沖刷，使得磨損的問題極其嚴重，雖然許多部門在設計的時候都采用了防磨措施，但是在實際運行中循環(huán)流化床鍋爐由于其固體顆粒濃度過大，比煤粉爐高十至幾十倍，造成循環(huán)流化床鍋爐的受損速度較快，因此，循環(huán)流化床鍋爐的防磨技術措施還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗、改進，從而完善防磨措施。

1循環(huán)流化床鍋爐的工作原理

現(xiàn)今循環(huán)流化床鍋爐是較新的一種燃燒方式，介于室煤爐和層燃爐之間。其煤粒的燃燒既像室燃爐一樣懸浮在爐膛里面燃燒，也像層燃爐一樣固定在爐排上面。我國用于燒劣質(zhì)煤的沸騰鍋爐已有上千臺，但他們都是屬于鼓泡床技術，對于這種鼓泡床鍋爐，由于較大的上升煙氣速度將相當多的未燃盡細小煤粒帶出爐膛，造成燃燒效率的下，煙氣含塵量大，特別是燃燒高灰份的劣質(zhì)燃料是更為嚴重。因為絕大多數(shù)的煤粒是在流化床中燃燒放熱，在流化床中設置了大量的埋管受熱面，物料的強烈沖刷使埋管磨損相當嚴重，一般只能使用六個月左右，爐子的可靠性差。另外，風機的電耗高，向大型化發(fā)展困難，脫硫劑利用率低等使得它被局限于燒煤矸石、爐渣等劣質(zhì)燃料的場合。循環(huán)流化床層是由粒狀物所組成，具備不透煤的布風板，布風板的主要主用就是使空氣能夠均勻的進入沸騰層，并且以一定的速度通過布風板的空氣流使整個料層的顆粒沸騰，燃料顆粒就在沸騰層內(nèi)燃燒。產(chǎn)生的灰渣不斷的通過溢流口由爐內(nèi)排出。

2循環(huán)流化床鍋爐磨損原因分析

2.1煙氣顆粒濃度的影響

循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的煙氣內(nèi)顆粒濃度越大，就會使得整個受熱面的磨損量增加，這是因為顆粒的數(shù)目變大了，對整個循環(huán)流化床鍋爐的管壁的沖擊和沖刷力就會變大。在循環(huán)流化床鍋爐的整個運行過程中，只要負荷越高，就使得整個床層的密度和床層差壓變大，從而造成顆粒的濃度增大，磨損也就逐漸變大。由于循環(huán)流化床鍋爐其特有的燃燒方式，這就使得其爐內(nèi)的固體物料的密度系數(shù)比煤粉爐高出很多。

2.2燃料性質(zhì)的影響

由于燃料的顆粒硬度和灰分越大，就會造成受熱面管壁的切削作用較為強烈，使得循環(huán)流化床鍋爐的磨損程度也加重。特別是在摻燒煤矸石或者一些高硬度額燃料的時候，就會嚴重的縮短受熱面管爆管的時間。

2.3耐磨耐火材料的磨損

循環(huán)流化床鍋爐使用的是含硫量較高和燃用熱值較低的煤種，這種煤種的灰分濃度較大，且流速較高，也就使得磨損的程度較為嚴重。因此在這種情況下，大多數(shù)的循環(huán)流化床鍋爐的內(nèi)部都在受熱面敷設了耐火的材料，這種耐火的材料被廣泛應用在受熱面磨損的防治中來。但是由于循環(huán)流化床鍋爐在實際運行中，其所燃燒的顆粒具有很高的流化速度，并且在高溫的情況下，會對耐火材料產(chǎn)生較為強烈的沖擊磨損的效力，循環(huán)流化床鍋爐的煤粉雜質(zhì)會與與襯里材料發(fā)生化學反應以及頻繁的熱交換。由此可見，在耐火材料的選擇上應盡量選擇一些抗侵蝕、耐高溫、抗熱震的材料，特別對于那些鍋爐的燃燒室及燃燒室及旋風分離器等區(qū)域長期經(jīng)受顆粒、氣流、煙塵等的沖擊磨損及熱震作用，很容易導致耐火材料襯里剝落和坍塌，嚴重影響了鍋爐的正常運行和生產(chǎn)。

2.4受熱面布置的影響

由于循環(huán)流化床的爐膛內(nèi)部均不同程度的受到物料顆粒的沖刷，這就使得爐膛的出口處出現(xiàn)物料顆粒的偏析作用，這主要是因為氣流的轉(zhuǎn)向所造成的，也就造成了這個地方的水冷壁磨損較為嚴重。特別是一些采用旋風分離器的循環(huán)流化床鍋爐，在它的爐膛出口處附近水冷壁和側(cè)墻及頂部后幾根管子處均出現(xiàn)不同程度的磨損，有些還較為嚴重，并且還只是磨損迎風的一面。

2.3風速的影響

在煤質(zhì)和受熱面布置方式相同的情況下，管壁表面單位面積磨損量與煙氣流速的三次方成正比，即煙氣的流速增加一倍，磨損速度增加七倍。由此可見，煙氣流速對受熱面的磨損起決定性的作用。但在煙氣流速較低時，極易造成大量未燃盡的可燃物沉積以及受熱面積灰。

3循環(huán)流化床鍋爐防磨技術分析

3.1采用金屬表面熱噴涂技術和其它表面處理技術防磨

在循環(huán)流化床鍋爐的金屬表面噴涂能夠有效防止磨損和腐蝕，這主要是因為涂層的硬度能夠比原先基體的硬度更加大，且在金屬表面噴涂之后，會在高溫的情況下生成致密、堅硬和化學穩(wěn)定性較好的氧化層，可以使整個基體和氧化層緊密的結(jié)合在一起，這是較為主要的一個問題。

3.2分離器的防磨設計

循環(huán)流化床鍋爐中較為關鍵的一個部件就是分離器，分離器的效率在物料量和循環(huán)流化物料上的粒徑分布都起著較為關鍵的作用。如果分離器中的耐磨耐火的材料脫落，就會造成分離效率降低，嚴重影響著整個循環(huán)物料的正常運行，此外，如果脫落的耐磨耐火材料掉落在返料裝置中，就會造成整個反料裝置出現(xiàn)故障，甚至無法正常運行，迫使停爐。由此可見，在分離器的防磨設計中，紡織機耐磨耐火的材料脫落是較為主要的問題，對于汽冷分離器，主要采用內(nèi)襯薄層耐磨澆注料結(jié)構(gòu)，通過不銹鋼抓釘固定。

3.3爐膛下部水冷壁與耐火材料交接處的防磨

在水冷壁管上面加上焊擋板，可以有效的破壞向下流動的固體物料流，運用這種方法可以在一定程度上降低了水冷壁管的磨損程度。還可以改變交接區(qū)域的幾何形狀，從而使衛(wèi)燃帶和水冷壁的交界區(qū)域的局部流動特性發(fā)生變化，從而達到防磨的主要目的。此外，應讓水冷壁管的耐火材料結(jié)合簡易彎管，使其衛(wèi)燃帶和上部的水冷壁管保持一致，使固體物料避免垂直下流，減少磨損的可能性。

4結(jié)論

綜上所述，循環(huán)流化床鍋爐在防磨技術上已經(jīng)取得良好的成績，但是在實際的運行中，還是存在設備磨損的情況。因此，循環(huán)流化床鍋爐的防磨措施，還需要不斷的去總結(jié)經(jīng)驗和完善，這也對循環(huán)流化床的推廣應用起著十分重要又現(xiàn)實的作用。

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