大型循環流化床鍋爐受熱面磨損的原因及防止措施探究

張克廷

摘 要：大型循環流化床鍋爐是在近些年開始廣泛應用的新型燃煤鍋爐，因為能夠進行爐內脫硫以及高效燃燒等特點，在我國的電站等工業領域得到了廣泛的應用，并且取得了較好的效果。但是由于設計、運行以及日常維護等方面的影響，受熱面會發生一定的磨損，會直接降低受熱面的使用壽命，增加維護成本，并且對鍋爐運行的安全性產生一定的威脅。所以為了提高循環流化床鍋爐的運行效率，文章對受熱面磨損的原因進行了分析，然后進一步闡述了防止措施。

關鍵詞：大型循環流化床鍋爐；受熱面；磨損；防止措施

前言

循環流化床鍋爐能夠使用多種燃料，且燃燒效率高，所以在工業領域的使用范圍較廣。循環流化床鍋爐的燃料會根據密度的不同而劃分不同的爐膛，且在燃料燃燒的過程中，燃料顆粒是處于流動狀態，所以對于密度較大的區域而言，固體顆粒在流動運行過程中就會對受熱面發生碰撞，由此對受熱面造成嚴重的磨損。受熱面經過長期磨損，會對鍋爐運行的安全性、維修成本等產生很大的影響，從而帶來人力、物力和財力等方面的消耗。為了避免循環流化床鍋爐受熱面過于磨損，應該加強在防磨防爆方面的設計，在結構、運行方式、運行參數等方面進行優化調整，從而提高鍋爐運行效率。

1 大型循環流化床鍋爐磨損原因分析

由于大型循環流化床鍋爐的運行特點，燃料在爐內反復循環燃燒，直至燒盡為止，所以燃料顆粒在爐內的停留時間較長。在鍋爐運行過程中，含灰氣流在一定的運行角度和速度下，與受熱面發生撞擊時，就會將受熱面上細微的金屬屑切削掉，從而對管壁產生磨損。鍋爐中的爐膛水冷壁、過熱器管屏、尾部對流煙道、外置式換熱器等受熱面所遭受的磨損比較嚴重，下面會對磨損原因進行簡要分析。

1.1 鍋爐系統結構設計方式造成的磨損

受熱面的磨損主要是固體顆粒在運動的過程中與管壁發生碰撞造成的，而固體顆粒的運行速度和方向都會對磨損的程度產生一定的影響，所以在鍋爐內的燃料進行總體循環時，鍋爐系統的結構設計會對煙氣流速有直接影響。布風板送入的一次風，爐膛運行時送入的二次風和三次風以及燃料的給入方式都是影響燃料運行軌跡的重要因素，所以鍋爐系統內部的結構設計會對受熱面的磨損產生很大的影響。

1.2 運行參數調整不當造成的磨損

氣流速越大，磨損越為嚴重。因為在煙氣流動的過程中，會帶動固體顆粒運動，固體顆粒的運動速度、單位面積的顆粒含量以及固體顆粒與受熱面的撞擊頻率等，都是影響磨損的要素。所以當鍋爐設計時，運行參數調整不當，煙氣速度較高的情況下，就會加速固體顆粒的運行速度，與受熱面的撞擊力度增加，由此增加磨損程度。

1.3 床料特性對磨損的影響

床料顆粒的大小與受熱面的磨損量成正相關的關系，如果床料顆粒較小，受熱面的磨損量就小。反之，床料的顆粒較大，受熱面的磨損量就增加。因為在煙氣流動的過程中會帶動床料顆粒一起運動，煙氣流速越大，床料顆粒在與受熱面接觸時的力度就越大，所以床料顆粒大小與受熱面磨損量直接相關。

1.4 床料顆粒成分對磨損的影響

床料顆粒的成分與受熱面磨損也有直接關系，床料在煙氣的帶動下與受熱面碰撞時，床料顆粒的硬度越大，受熱面產生的磨損量就越大，床料顆粒的硬度越小，受熱面的磨損量就越小。所以，如果床料中含有硅和鋁等成分，其硬度就較高，如果鈣和硫的成分較多，則床料硬度低。為了控制受熱面的磨損量，控制床料成分是重要途徑之一。

2 循環流化床鍋爐受熱面磨損預防措施

2.1 鍋爐風機系統以及結構設計改造

為了降低燃料固體顆粒對鍋爐受熱面的磨損，可以通過改善鍋爐系統結構，優化運行方式來達到目的。其中主要是對引風機、送風機和一次風機進行改造，通過增加風輪直徑和葉輪上葉片的數量，來增加風機的額定出力，從而優化各個風機的風量和風壓。通過改造之后，二、三次風的風速大幅提升，對一次風和物料起到了有效的屏蔽作用，從而減少固體顆粒運行對受熱面的磨損。此外，系統結構改造后，能夠保證鍋爐在額定負荷下運行，有效提高鍋爐的運行效率。除了改造風機系統外，還可以結構設計上進行改造。因為后墻與爐頂之間的空間較小，所以煙氣在此空間內的流速較高，對凝渣管和過熱器會產生巨大的磨損。所以在不影響鍋爐正常運行的情況下，可拆除部分后墻，增加煙氣流通空間，降低煙氣流速，從而減少固體顆粒對受熱面的撞擊磨損。

2.2 對煙氣流速的控制

在對鍋爐爐膛受熱面發生嚴重磨損的主動防治上，比較合理的方式是控制煙氣的流速。在操作循環流化床鍋爐的過程中，入爐的風量有三種，即返料風、二次風、一次風，一次風量的大小不但會制約到煙氣的流速，而且會直接制約到顆粒直徑與循環物流量。為此，要想避免顆粒流速嚴重地損害爐膛，應當對一次風量進行有效地控制。一次分量的大小跟燃燒效率、鍋爐流化狀態等一系列的要素存在必然的聯系。因此，能夠在控制這一系列要素的基礎上來控制煙氣流速，進而有效地控制磨損的速率。

2.3 控制床料的粒徑和硬度

床料的粒徑大小和硬度與受熱面的磨損量成正相關的關系，所以通過改善床料粒徑和硬度，是降低磨損量的重要途徑之一。首先應該對燃煤的粒徑進行控制，從初選燃煤開始，再利用高蝠篩和破碎機來減少燃煤的粒徑，控制在合理的大小范圍內。其次，提高煤粉的質量，煤粉中盡量少含有硅、鋁成分，降低燃料的硬度。再次，還應該對脫硫劑以及殘渣等物質進行有效控制，最大程度控制床料的粒徑和硬度，從而降低對受熱面的磨損量。

2.4 改善鍋爐受熱面材料

除了主動防磨措施外，還可以采取被動防磨材料設計。材料防磨技術指的是通過噴涂以及更換耐磨材料的手段防治爐膛的磨損。目前經常使用的耐磨材料噴涂技術是火焰噴涂、真空離子噴涂、電弧噴涂等等。其中，電弧噴涂是通過電弧噴涂裝置來融化金屬合金絲，且在事先防銹的鍋爐表面噴涂。因為噴涂之后的金屬合金絲的特點是耐腐蝕、耐高溫、耐磨等，所以能夠將防治高溫磨損與高溫腐蝕的保護提供給鍋爐爐膛受熱面，從而保證鍋爐運行的穩定性和可靠性。

3 結束語

受熱面作為大型循環流化床鍋爐中的重要組成部分，其運行狀態直接影響到鍋爐的運行效率。受熱面長期處于磨損狀態，不僅會對鍋爐運行的安全性產生影響，同時從經濟性的角度考慮，也不利于鍋爐的正常運行。文中對大型循環流化床鍋爐受熱面磨損的機理和原因進行了分析，并且提出了相應的防止措施，對于促進大型循環流化床鍋爐的長久穩定運行具有重要的意義。

參考文獻

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