循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面磨損及預防技術(shù)研究

張華軍

（杭州市特種設(shè)備檢測研究院，杭州310000）

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循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面磨損及預防技術(shù)研究

張華軍

（杭州市特種設(shè)備檢測研究院，杭州310000）

摘要：降低循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面磨損量對延長流化床鍋爐壽命，減少檢修次數(shù)具有重要現(xiàn)實意義。本文深入分析流化床鍋爐在運行狀態(tài)下爐膛受熱面的磨損現(xiàn)象，并依此提出爐膛受熱面磨損預防技術(shù)。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床爐膛受熱面預防技術(shù)

引言

循環(huán)硫化床鍋爐由于其獨特的燃燒方式，具有爐膛體積小、投資少、燃料著火、燃燒條件好、負荷調(diào)節(jié)性能好等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)過程中特別是發(fā)電鍋爐及熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐應用廣泛。但也存在諸多缺點，如爐膛受熱面磨損快、熱效率低、耗電大等。其中，爐膛受熱面磨損是縮短循環(huán)流化床鍋爐壽命，增加維護成本的主要原因。因此，降低爐膛受熱面磨損，做好預防技術(shù)對延長鍋爐壽命，降低維修成本及周期，減少爐膛受熱面爆管，甚至爐膛爆炸具有重要意義。

1 循環(huán)流化床鍋爐磨損的具體狀況

循環(huán)流化床鍋爐是在爐膛里把礦物燃料控制在特殊流化狀態(tài)下燃燒產(chǎn)生蒸汽的設(shè)備。細小的固體顆粒在一定速度下輸送通過爐膛，離開爐膛的顆粒絕大部分由氣固分離器再次進入爐膛，形成一個循環(huán)回路。在此過程中，爐膛被分為密相區(qū)和稀相區(qū)。密相區(qū)內(nèi)物料顆粒相對大，氣固流動不均勻，對處在密相區(qū)的埋管受熱面存在著被物料劇烈的沖刷現(xiàn)象，磨損快，如不采取防磨措施，壁厚3.5mm的埋管3～6個月即被磨穿。稀相區(qū)內(nèi)物料顆粒相對小，并處于快速流化狀態(tài)，顆粒攜帶率沿床高逐漸衰減。同時，由于二次風的影響，氣固混合不均勻，氣體流速不均勻，對稀相區(qū)下部水冷壁管存在被物料激烈沖刷現(xiàn)象，特別是形狀突變處，磨損快。因此，循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面的磨損，其實就是物料對受熱面進行不斷沖刷，也就是外力對受熱面不斷交替作用的過程。這種形式的外力被稱為交變應力，是造成鍋爐磨損的重要原因［1］。

2 鍋爐爐膛受熱面磨損預防措施探討

針對上述具體原因的分析，提出以下預防技術(shù)。

（1）鍋爐燃料顆粒控制。在鍋爐運行過程中，根據(jù)具體磨損情況，對磨損的各類因素進行判斷。首先，加強對燃料顆粒流化流速及路徑的重視，使燃料顆粒能夠根據(jù)鍋爐運行的需要，在設(shè)計范圍內(nèi)沿著正確的路徑流動［2］；同時，根據(jù)鍋爐實際運行情況及負荷情況，通過對引風機及鼓風機的調(diào)節(jié)，控制一次風及二次風的風量及速度，從而對爐膛燃料顆粒的流速進行控制，一般在4～5m/s。

燃料顆粒的大小也是需要考慮的因素之一。燃料顆粒大小首先要適應燃燒需求，使其能在爐膛內(nèi)充分燃燒，提高效能。對于流化床鍋爐而言，還應考慮燃料顆粒的臨界速度和極限速度，如采用粒徑不大于8mm煤末的流化床鍋爐，臨界速度為0.7～1.1m/s，極限速度為其臨界速度的6～7倍。不同大小的燃料顆粒，對應的臨界速度和極限速度不同，也就是鍋爐最終設(shè)計選擇的流化速度選擇范圍也不同。因此，燃料顆粒的大小及流化速度對磨損的影響須綜合考慮，才能得到一個最優(yōu)的設(shè)計參數(shù)。在實際操作中，燃煤顆粒控制從兩個方面進行控制：一個在進行燃煤采購過程中，對燃煤采購區(qū)域進行分析，將燃燒后顆粒大小作為燃煤的主要標準［3］；另一個方面，應該從給料粉碎裝置入手，選擇相適應的裝置設(shè)備。

（2）循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)防磨技術(shù)。鍋爐燃料顆粒控制技術(shù)經(jīng)過幾十年的理論探索和實際應用，比較成熟和可靠。而結(jié)構(gòu)防磨技術(shù)相對于燃料顆粒控制，具有更大的發(fā)展空間和潛力。爐膛結(jié)構(gòu)的科學、合理設(shè)計，不僅能提高燃料的燃燒利用率、受熱面的傳熱效率，減少事故發(fā)生，延長鍋爐壽命，而且對于降低爐膛受熱面磨損具有積極意義。在現(xiàn)有成熟流化床鍋爐技術(shù)的基礎(chǔ)上改進結(jié)構(gòu)，或者采用全新的流化床結(jié)構(gòu)，都可以降低爐膛受熱面磨損量，這在實踐中也得到了充分體現(xiàn)。

目前，流化床鍋爐爐膛受熱面防磨技術(shù)普遍采用防磨帶技術(shù)，并采用一圈防磨帶。實踐證明，一圈防磨帶與耐火層之間的受熱面得到了很好保護，磨損量大大降低。但有的流化床鍋爐在一圈防磨帶上的受熱面出現(xiàn)了磨損量相對較大的情況。針對這一情況，出現(xiàn)了一圈防磨帶上增加防磨帶的結(jié)構(gòu)改進。經(jīng)過多年的運行檢驗，這一結(jié)構(gòu)改進得到了肯定，達到了預期目標，降低了爐膛受熱面磨損量，并使其磨損更加均勻化。該結(jié)構(gòu)防磨技術(shù)雖然簡單，但非常實用，效果非常好。防磨帶技術(shù)降低了稀相區(qū)下部水冷壁受燃料顆粒的沖刷。

全新結(jié)構(gòu)的改進也是防磨技術(shù)發(fā)展的途徑之一。隨著國家節(jié)能要求的提高，各地方也迫切要求對效率低下的鍋爐進行改造。目前，35t/h鏈條爐排鍋爐改造為50t/h流化床鍋爐，采用了新的爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計。爐膛水冷壁全部用耐火層覆蓋，主要受熱面采用10mm厚的埋管，并在埋管表面噴涂防磨層。經(jīng)過多年的運行發(fā)現(xiàn)，埋管的磨損量非常小，兩年的磨損量只有0.3～0.4mm左右。該結(jié)構(gòu)改造不但提高了鍋爐效率，增加了鍋爐壽命，也減少了檢修次數(shù)。此外，該鍋爐結(jié)構(gòu)技術(shù)為了降低爐膛

受熱面磨損量，延長爐膛受熱面壽命，在爐膛密相區(qū)埋管采用了防磨噴涂及材料規(guī)格加厚處理。

（3）循環(huán)流化床鍋爐的材料防磨技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐燃料顆粒對受熱面的磨損，就是受熱面材質(zhì)的磨損，那么提高材質(zhì)的耐磨性必定降低磨損量。提高材質(zhì)的耐磨性，可以從受熱面本身材料入手，在保證經(jīng)濟可靠的前提下，選擇耐磨性材料。目前，普遍采用20鋼。但隨著科技的發(fā)展，材料的選擇余地也將更加寬；提高材質(zhì)的耐磨性，也可以在受熱面表面噴涂防磨材料，這也是目前循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面經(jīng)常采取的方法。

實施材料防磨技術(shù)的人員要加強對磨損問題的關(guān)注，并根據(jù)爐膛的具體磨損狀態(tài)，對防磨的材質(zhì)進行科學選取。要根據(jù)不同材質(zhì)的耐磨特點，對材料的實際使用方法進行研究，使爐膛內(nèi)部的各類磨損問題得到有效控制。在進行關(guān)鍵性材質(zhì)的選擇后，要對材質(zhì)的處理技術(shù)進行研究，既可以使用電弧對各項材質(zhì)進行噴涂處理，也可以使用火焰控制的方式進行爐膛的防磨處理［4］。在進行電弧噴涂技術(shù)的過程中，要保證爐膛內(nèi)部的金屬材質(zhì)能夠得到有效保護。此外，還要對鍋爐材質(zhì)進行必要的除銹處理，使鍋爐可以借助噴涂技術(shù)實現(xiàn)處理質(zhì)量的提升。

（4）循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)合防磨技術(shù)。通過多種處理技術(shù)相結(jié)合的方式，進行循環(huán)流化床鍋爐爐膛受熱面的處理，使其磨損問題得到更好地控制。要正確進行循環(huán)流化床導向板的安裝，通過金屬材質(zhì)的使用，增強金屬熔焊狀態(tài)的穩(wěn)定性，使鍋爐的爐膛能夠更好地進行母材材質(zhì)的選取，并保證材質(zhì)具備足夠的耐磨性。

3 結(jié)論

深入研究流化床鍋爐運行過程中鍋爐的具體狀況，并根據(jù)鍋爐操作過程中的具體需求，結(jié)合先進技術(shù)和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，對流化床鍋爐爐膛受熱面磨損的預防措施進行構(gòu)建和落實，能夠很大程度上提升鍋爐的使用質(zhì)量、壽命，降低檢修費用和周期。

參考文獻

［1］李長林，高秀嵐，鄭福民.循環(huán)流化床鍋爐受熱面的磨損原因分析及預防措施［J］.東北電力技術(shù)，2005，（10）：38-40.

［2］王立新.循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨技術(shù)研究［D］.保定：華北電力大學，2007.

［3］王榮.火電廠循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損原因分析及預防對策［A］//中國電力企業(yè)聯(lián)合會科技開發(fā)服務中心，全國發(fā)電機組技術(shù)協(xié)作會.全國第八屆電站鍋爐專業(yè)技術(shù)交流年會論文集［C］.2013：8.

［4］張振保，米立志.循環(huán)流化床鍋爐受熱面的磨損控制及預防對策［J］.工業(yè)鍋爐，2011，（1）：52-55.

Study on the Wear and Prevention Technology of the Heating Surface in the Furnace of Circulating Fluidized Bed Boiler

ZHANG Huajun
（Hangzhou special equipment inspection and Research Institute, Hangzhou 310000）

Abstract:Reducing furnace of a circulating fluidized bed boiler heating surface wear for prolonging the service life of a fluidized bed boiler, and reduces the repair frequency has important practical significance, based on the deep analysis of the fluidized bed boiler under the running state of the boiler heating surface wear phenomena, and accordingly proposed the boiler heating surface abrasion prevention techniques.

Key words:circulating fluidized bed furnace, heating surface, prevention technology