循環流化床鍋爐防磨技術分析

卞公雪

摘要：隨著循環流化床鍋爐磨損機理的研究和防磨損技術在生產領域中的推廣應用，鍋爐的運行周期得到有效延長。本文結合防磨機理和不同防磨技術的特點，簡要分析了提高循環流化床鍋爐防磨的常見方法，希望為有關循環流化床鍋爐防磨技術的研究提供一定幫助。

關鍵詞：循環流化床;防磨技術;防磨梁;噴涂

循環流化床（CFB）鍋爐是近幾年發展起來的一種新型燃燒設備，其燃料適應性廣，燃燒效率高，負荷可調節范圍大，節能環保，灰渣利用率高，在電力行業中得到廣泛應用。然而，循環流化床鍋爐的磨損泄漏問題始終制約著鍋爐的運行周期，給檢修維護工作帶來極大的困難。特別是鍋爐水冷壁、過熱器等受熱面的磨損所致的停爐事故率較高，根據本公司數據統計，由于磨損導致的停爐故障率高達67%。因此，有效解決受熱面磨損問題是循環流化床鍋爐發展的一個重要研究方象。

1、循環流化床鍋爐的磨損

1.1循環流化床鍋爐磨損機理

循環流化床鍋爐水冷壁管磨損主要有兩面：一方面，大量煙氣和固體顆粒在上升過程中對水冷壁管的沖刷; 另一方面，由于內循環的作用，大量固體顆粒沿爐膛四壁重新回落，對水冷壁管進行劇烈沖刷。特別在水冷壁管和耐火材料層過渡區域的凸出部位，沿水冷壁管下來的固體顆粒與爐內向上運動的固體顆粒運行方向相反，形成渦流，對局部水冷壁管起到一種刨削作用。

1.2循環流化床鍋爐易磨損區域

1.2.1爐膛過渡區域

主要是可塑料與水冷壁管結合處、凸起或凹進的不規則水冷壁管處。在這些區域，向下流動的固體顆粒與向上流動的固體顆粒方向相反，在局部產生渦流，導致顆粒與水冷壁管發生碰撞，對水冷壁管產生沖刷磨損。

1.2.2爐膛四角區域

爐膛四角由于相鄰下降流的疊加作用，顆粒濃渡增加一倍，加速了這些部位水冷壁管的磨損。

1.2.3爐膛頂部煙氣出口處

主要是由于煙氣轉入爐膛出口時，大量顆粒甩向爐頂，物料與煙氣的變向和速度增加，易產生磨損。

1.3循環流化床鍋爐磨損的影響因素

1.3.1煙氣流速的影響。

煙氣流速越高磨損越嚴重，磨損量與煙氣流速的3次方成正比。一次風量越大，磨損量越大。另外，二次風量越大，對爐內燃燒情況的擾動越劇烈，水冷壁磨損量也越大。

1.3.2煙氣顆粒濃度的影響。

煙氣顆粒濃度越大，水冷壁磨損量越大。因為顆粒數目越大，對管壁的撞擊和沖刷越強烈。在循環流化床鍋爐運行過程中，負荷越高，床層密度及床層壓差越大，說明顆粒濃度越大，磨損量越大。

1.3.3燃料硬度、形狀、成分的影響。

燃料顆粒硬度越高，形狀越不規則，灰分越大，對水冷壁管切削作用越強烈，磨損量越大。尤其在摻燒矸石或其他高硬度燃料時，會大大縮短水冷壁管爆管的運行時間。

1.3.4安裝及檢修質量的影響。

鍋爐安裝及檢修質量不好，例如受熱面鰭片沒有滿焊，大量顆粒外漏，造成水冷壁管側面的磨損，或管屏表面留下大量焊接后凸起部位形成顆粒渦流加劇磨損。

1.3.5耐火材料脫落。

在密相區排渣口、二次風口處的異型管、過熱器穿墻管密封盒處，管壁都會因耐火材料脫落造成磨損。

1.3.6鍋爐本身動力場的影響。

由于爐膛內煙氣流速分布不均勻，四角處的煙氣流速比中間大很多，所以磨損情況比其他部位嚴重。

2、循環流化床鍋爐防磨技術

2.1防磨梁技術

在水冷壁管上加裝防磨梁，該技術是在鰭片上焊接銷釘，然后利用耐火防磨材料制作凸臺，凸臺沿水冷壁高度方向間隔一定距離，可布置多層。該技術能夠有效降低下降流的速度和濃度，很大程度上消除水冷壁磨損的根源。且投資小，無需破壞受熱面，安裝方便，易于實施，運行防磨效果明顯。

2.2水冷壁管表面噴涂技術

常見的噴涂技術是超音速電弧噴涂。首先利用壓縮空氣對需要噴涂的水冷壁表面進行噴砂打磨處理，清除其表面的氧化物、浮銹等，打磨環節特別重要，表面打磨處理不干凈，噴涂層容易脫離，對后期運作存在較大安全隱患。然后用高鉻鎳基鈦合金材料打底形成過渡涂層，再在打底層的上面噴涂一層金屬陶瓷涂層，使厚度達0.5mm-0.8mm，要求厚度均勻，過渡部位平滑。該技術對運行年限較長的鍋爐，非常有必要。

2.3讓管技術

將垂直的水冷壁管與垂直的耐火材料設計齊平，使渦流形成于耐火材料區域，從而減少對水冷壁管的沖刷，沿著收縮段耐火材料的上升氣流決定了旋渦的大小，這就需要根據氣流流速和方向進行設計，并以此來確定讓管結構。讓管的使用效果與設計有密切的關系，合理的讓管設計具有較好的防磨效果。

3、循環流化床鍋爐運行參數優化調整

3.1送風量調整。

在保證床料充分流化的前提下，盡量降低一次流化風量。在維持氧量的前提下，適當調整二次風量，合理搭配上下二次風量，保持合理的過剩空氣系數。適當降低密相區高度，延長燃煤顆粒在爐內的停留時間，減少對水冷壁管的沖刷，同時也會降低灰含碳量。

3.2運行床溫控制

當床溫升高時，煙氣溫度與受熱面的溫度隨之升高。床溫在850-950℃之間時，不會引起顆粒的硬度和外形的變化，床料顆粒本身的磨損性不隨溫度升高而變化。但床溫變化會使水冷壁管產生熱應力，影響金屬的機械強度。因此，控制床溫在850-950℃之間，并維持其相對穩定，嚴禁鍋爐長期高溫超負荷運行，可有效降低水冷壁的磨損速率。

3.3入爐煤質管理。

入爐煤顆粒越大，對管壁的撞擊和沖刷越強烈，水冷壁磨損量越大。因此，加強入爐煤的管理，及時進行煤質化驗，控制燃煤的篩分粒度，提高煤顆粒的均勻度，減少大顆粒在入爐煤總量中的比例，可有效減少水冷壁的磨損。

4、結束語

隨著各種防磨技術和耐磨材料的飛速發展，鍋爐設計和運行水平的日益提高，檢修及安裝工藝水平的大大改進，循環流化床鍋爐連續運行時間顯著提高。對于鍋爐運行來說，無論采取何種防磨措施，能夠提高鍋爐連續運行時間，降低因磨損所造成的故障率，才是防磨研究的最終目標。

參考文獻

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