循環流化床鍋爐防磨技術的探討

摘 要：循環流化床鍋爐是目前市場上使用效率較高污染較低，節能效果較好的一款產品，從循環流化鍋爐問世以來就得到了國內外的一致好評。但在鍋爐運行過程中磨損情況普遍存在，下面本文就以循環流化床鍋爐出現磨損的原因以及防磨技術為主題進行論述，希望能夠為緩解循環流化床鍋爐磨損提供幫助，進而達到優化鍋爐工作效率的目的。

關鍵詞：循環流化床;鍋爐防磨技術;鍋爐磨損原因

0 引言

循環流化床鍋爐不同于煤粉爐和層燃爐，它以循環燃燒為主要工作形式，但由于其自身的特點，在運行時爐內會形成一個高顆粒濃度區域，而且這些高濃度顆粒會在爐內快速運轉，因此爐內極易受到磨損。雖然在循環流化鍋爐設計過程中也會考慮到防磨問題，但在實際運行過程中固體顆粒濃度過高，在短的時間內循環流化鍋爐就會受到嚴重的損傷。因此還需加強對防磨技術研究。

1 循環流化鍋爐的主要工作原理

與其他形式的鍋爐不同，循環流化床鍋爐有著獨特的燃燒方式，也可以說它是層燃爐和室燃爐的結合體，它在燃燒的過程中既能懸浮在爐膛里又能固定在爐排上。目前我國已經擁有了上千臺燃燒劣質煤的沸騰鍋爐，這類鍋爐的主要應用技術是鼓泡技術，因此在燃燒過程中煙氣的上升速度是非常快的，而在煙氣上升的過程中會攜帶大量的小煤粒，會產生一定程度的浪費，從而降低了燃燒效率。此外，因為此類鍋爐燃燒的是劣質燃料，所以產生浪費的同時也會增加煙氣含量。而循環流化鍋爐與其不同，因為大多數的燃燒和放熱過程都是在流化床中進行的。在設計流化床時也設置了多個埋管受熱面，由于在循環過程中會受到強烈的沖刷，所以埋管的受損情況非常嚴重，為了能夠保障鍋爐的使用安全，一般循環流化床鍋爐的使用壽命在六個月左右，大大降低了爐子的使用效率和可靠性。與此同時循環流化床鍋爐在使用過程中需要風機和脫硫劑的共同作用，但由于風機的耗能較高和脫硫劑使用效率低等問題，使燃燒原料使用種類受到了嚴重的限制。循環流化床是由大量的顆粒物組成的所以設置了不透煤的風布板，這樣空氣就能順利的進入沸騰層，燃燒顆粒就能在沸騰層內燃燒，燃燒后所產生的灰渣會從溢流口從爐內排出。

2 循環流化床鍋爐磨損的原因

2.1 煙氣顆粒的濃度問題

循環流化床鍋爐內的煙氣濃度會隨著燃燒時間的延長而增加，煙氣的濃度越大受熱面的磨損就會越嚴重。此外，顆粒數量的增多對循環流化床鍋爐管壁的沖刷力度就會增大，磨損的速度就會加快。在循環流化床鍋爐運行過程中，由于其燃燒方式的不同，顆粒的濃度就會隨著鍋爐負荷的增加而增大，煙氣濃度也會隨之不斷上升，在這種情況下磨損也會越來越大。

2.2 燃料性質的影響

因為節能是循環流化床鍋爐的設計的主要目的之一，所以這類設備的燃燒料與其他鍋爐所用燃燒料存在著一定的差距，因此在鍋爐運行過程中會產生大量的顆粒和灰分，而顆粒和灰分恰好是循環流化床鍋爐產生磨損的主要原因，磨損的程度也會隨著顆粒和灰分數量的增加而增加。特別是在燃燒一些高硬度的燃燒料時，所產生的顆粒硬度會更大，這時整個受熱面受到的切削作用也會隨之增加，在這種條件下循環流化床鍋爐磨損的速度就會加快，影響整個鍋爐的運行效率。

2.3 爐內的耐磨耐火材料問題

通常情況下循環流化床鍋爐使用的都是高硫低熱值的煤種，而這種燃燒材質在燃燒過程中會產生高濃度的灰分，在灰分的流速提高的同時鍋爐就會造成嚴重的磨損。為了降低鍋爐在運行過程中產生的損耗，大多數循環流化床鍋爐的受熱面都會設有耐火材料，這對運行過程中產生的磨損有一定的緩解作用。但是鍋爐在運行過程中所產生的顆粒流化速度是不可能改變的，再加上循環過程中煤粉雜質與其他材料發生的化學反應的作用下，即使裝有耐火材料，受熱面也會因受到較大的沖擊力而產生磨損。因此，在選擇耐火材料時要盡量選擇耐火耐侵蝕的材料，同時還要考慮到顆粒沖擊產生的震動對耐火襯里的影響，要防止震動導致的襯里脫落，避免影響鍋爐的正常使用效率。

2.4 熱面布置和風速問題

因為鍋爐運行過程中的循環作用，所以爐膛內部會出現不同程度的磨損，而且在運行過程中還會出現氣流逆轉的情況，由于氣流的作用產生逆轉位置的受磨損情況就會比較嚴重。在一些采用旋風分離器的循環流化床鍋爐運行過程中，爐膛的水冷壁和側墻都會出現不同程度的磨損，根據磨損的位置可以判斷出磨損的位置都在迎風的一面。

通過對循環流化床鍋爐的運行過程的分析，可以得知在煤質和受熱面布置方式相同的前提下，煙氣流速增加一倍，鍋爐所承受的磨損就要增加七倍。由此可以看出煙氣流速是影響磨損程度的關鍵因素，但煙氣的流速過低會出現可燃物沉積的現象，因此保證正常的煙氣流速是很重要的。

3 防磨技術研究

3.1 熱噴涂防磨技術

在循環流化床鍋爐金屬表面增加涂層的方式是一種最常見的防磨損技術，它不僅能夠起到防磨損的作用還具有一定的防腐性。主要原因是在增加涂層后會使原基體的硬度增加，在高溫的作用下會形成性質穩定的氧化層，這樣基體就能和氧化層結合，從而增加基體的硬度，在循環流化床運行的過程中基體的受磨損情況就會有所改善。

3.2 分離器防磨技術

作為循環流化床鍋爐的關鍵組成部分，分離器在鍋爐運作過程中發揮著重要的作用，主要體現在分離物料量和循環流化物料的粒徑上，起到決定性作用。所以在設備運作過程中如果出現分離器的耐磨耐火材料脫落的情況，就會使分離器的工作效率大幅度降低，對整個循環過程有著非常不利的影響，尤其對循環物料的運行會產生明顯的干擾。除此以外，如果耐磨耐火材料不慎掉入到返料裝置中，返料裝置就不能正常運行，就會直接影響鍋爐的正常工作效率。所以在分離器的設計過程中要提高對耐磨耐火材料穩定性的重視，要做到確保耐火耐磨材料完全固定在指定位置。在對汽冷分離器的耐磨耐火材料進行固定時通常會采用內襯薄層耐磨澆筑料結構，然后再用不銹鋼抓釘固定，這樣的固定效果最好，是目前普遍應用的一種方法。

3.3 爐膛水冷壁與耐火材料交接處的防磨技術

通常情況下會選擇在水冷壁管焊擋板的方法來降低水冷壁管的磨損度，因為在循環流化床鍋爐運行過程中會產生向下流動的固體料流，而固體料流正是使水冷管壁產生磨損的主要原因，而焊擋板能夠起到破壞料流的作用，降低了固體料流對水冷管壁的磨損。此外，還可以采取改變水冷管壁與耐火材料交接區域幾何形狀的方式，這種方式主要是能夠改變交接區域的流動性，這樣也能夠達到防磨的最終目的。需要特別注意的是在采取防磨措施的過程中要注意未燃帶要與上部水冷壁管形狀保持一致，所以水冷壁管位置的耐火材料要做簡易彎曲處理，這樣固體料流的流動方向就會發生改變，能夠起到減少沖擊力和防磨的作用。

4 結束語

因為循環流化床鍋爐的實用性較高，且節能效果較好，所以防磨技術問題在設備應用的過程中也得到了應有的重視。但通過對產生磨損的原因進行分析，可以了解到目前大部分的鍋爐還存在磨損的情況，所以在今后循環流化床鍋爐應用的過程中還要針對產生磨損的主要原因提出具體的防磨方案。相信隨著實踐經驗的增加循環流化床鍋爐防磨技術一定能夠得到完善，循環流化床鍋爐的應用范圍也會逐漸擴大。

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作者簡介：

何軼（1982- ），男，湖南常德人，2005年7月畢業于中國礦業大學，熱能與動力工程專業，本科，助理工程師，檢修部部長，從事設備檢修及管理工作。