摘要：循环流化床锅炉水冷壁产生磨损是比较常见事故，对于循环流化床锅炉运行的安全在一定程度上造成了影响，同时限制了循环流化床锅炉发挥自己的功能和特点，从企业的角度上来说，造成了比较大的经济损失。但循环流化床锅炉产生磨损是多项影响因素综合在一起产生的问题，为了有效的解决和处理，就要从项目的论证入手，对于循环流化床锅炉的设计方式，维修和管理的形式进行综合考虑。
关键词：循环流化床锅炉；水冷壁；磨损原因；防磨措施
1炉内水冷壁磨损的主要原因
1.1 炉膛下部卫燃带和水冷壁管过渡区域管壁的磨损原因
通过相关的试验研究，专家和学者证明在循环流化床炉膛水冷壁周围有高浓度的下行的物料流，位置越靠下料层厚度和密度就越大。尽管下降的物料流能够冲刷水冷壁，但因为实际的运行方向和表面处于平行的状态，能够在一定程度上降低产生的磨损。当贴壁下行的物料流被卫燃阻挡，转变实际的运行方向后，被炉内密相区上升的气流和物料托起而形成祸流。
1.2不规则区域管壁的磨损原因
水冷壁的不规则区域主要是指炉壁的开口，炉出口附近和管壁上的焊缝。一般情况下，壁孔下部的肘部磨损比上部更严重，主要是粘附材料向下流向肘部造成的冲击导致的。经验表明，水墙内表面上的小凸起会导致凸起点和周围水冷壁管严重磨损，直到凸起点变平。水冷壁和炉顶出口附近炉顶受热面的磨损主要是由于气固两相流离开炉子，大颗粒物料是分离和混凝土，甩向受热面导致的。
1.3炉膛角落的管壁磨损原因
在炉膛四角区域的水冷壁上产生的磨损比较严重，主要是因为和平壁表面比较，在直角区域汇集的上升气流比较低，沿壁面向下流动的固体物料浓度高、速度大；除此之外，在角部区域。颗粒碰撞金属表面产生冲击磨损的几率比较大。
2对于磨损产生影响的因素
2.1实际的运行参数
床温的变化对于金属表面耐磨性产生的影响比较大，主要是因为不同的温度状态下，在金属表面形成的氧化膜厚度、硬度是不同的。同时形成的氧化膜的硬度要高于金属的硬度，对于固体颗粒的流动方向进行了限制，导致烟气流速对磨损有重要影响。
2.2热面布置
在循环流化床锅炉中因材料颗粒的冲刷度，不同位置会具有一定的差别。因为炉子出口处的气流转动造成了材料颗粒的分离，一般情况下在水冷壁上产生的磨损会比较严重。在带有旋风分离器的循环流化床锅炉中，水冷壁和炉壁出口附近的侧壁和管道顶部通常磨损要更严重，只有面向风的侧面磨损。在炉膛的水冷空气分配板和密相区周围的水冷壁内表面，因为有耐火材料的保护，物料流对于水冷壁不会产生直接的影响。炉壁上穿过水冷壁观察墙，防爆门等的管道要放置在炉外，因为炉子内部没有突出部分，如果放置在内部就会造成磨损。
2.3物料特性
颗粒粒径和浓度对于产生的磨损粒子浓度有很大的影响，当粒子浓度高时，材料也具有一定的耐磨性。这种形势随着粒径的增加而更加突出。颗粒的表面硬度和材料的耐磨性具有直接的关联。在材料颗粒进入炉子后，在表面上形成薄膜，并且硬度远高于燃料本身的硬度。不同的化学组成对颗粒表面层的性质具有不同的影响，导致颗粒破碎和硬度的差别。通过试验分析证明，具有高含量Si、Al的床料比具有较高含量Ca、S的床料更具磨蚀性。材料特性取决于起动床料和燃料。进入炉子的煤和起动床料的粒度形状、硬度、化学组成等将影响床料的磨损。灰粒具有高硬度和锋利的边缘，在水冷壁上有严重的磨损。
3解决措施
3.1使各交界处平滑过渡
炉膛底部浇注料与水冷壁交界处尽可能地平滑过渡，且减小浇注料与水冷壁的夹角，可减少涡流效应所产生的磨损。对接焊缝的焊缝应打磨平整，不能有错口、折口等缺陷，以减少贴壁燃料颗粒对水冷壁的冲刷磨损。在进行鳍片的焊接时，一些凸起的部分要全部磨平，凹下去的部分也要全部焊补平直。没有清理干净的临时焊件或者没有打浇注料的销钉，要清除干净并且打磨光滑，即尽可能地减少不规则几何形状。
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3.2增加浇注料的覆盖范围
水冷壁在炉膛四角处由于燃料颗粒浓度较大，其磨损量也相对较大。针对此处的磨损可以增加浇注料的高度以减少这部分水冷壁管的磨损。此处浇注料与水冷壁管的夹角也需尽可能小，否则也会产生磨损沟槽。
3.3管壁表面进行金属喷涂
国内中、高压循环流化床锅炉目前在过渡段所采用的防磨措施主要为金属喷涂。根据锅炉水冷壁的磨损机理，喷涂金属需要具备高硬度、抗冲刷磨损能力强、在高温环境下抗氧化性强等特点。由于燃料燃烧会产生硫化物，所以，喷涂金属同时也要具备耐热腐蚀性能。
3.4调控运行参数
稳定负荷，可以防止水冷壁管的热胀冷缩导致表面氧化膜脱落。优化控制运行参数，以降低燃料颗粒浓度。
3.5控制燃料颗粒粒径
严格控制燃料颗粒粒径，一方面可以使燃料充分燃烧；另一方面，可以减小单个颗粒质量，使燃料颗粒对水冷壁的碰撞、切削作用降低。
4设备治理与改造
4.1增加卫燃带高度
循环流化床锅炉磨损问题的最突出部分位于耐火材料和光管的水壁间。增加卫燃带的高度能够使壁管的磨损度在一定程度上降低。在耐火凸台附近沿壁向下流动的固体材料的流速降低，并且壁磨损也更轻。例如，发电厂的循环流化床锅炉严重磨损的区域在耐火凸台的上部为150～200mm，水壁的四个角和中间水冷隔板附近的区域墙特别严重。在耐火材料抗磨材料的高度增加300mm后，水壁磨损明显有所下降。
4.2改变水冷壁管的几何形状
通过对于水冷壁的几何形状进行改变，能够上部水冷壁管和卫燃带区域处于平直的状态,对于耐火材料产生磨损的原因能够进行说明。能够在一定程度上降低产生的局部磨损。在50～100MWCFB锅炉的设计上，卫燃带上部区域防磨措施。卫燃带一般由高密度针固定塑料制成，水冷壁与耐火材料交叉处的管结构使粘附材料流入密相区而不被堵塞。通过这种方式，拆除浇注料施工的模板后，对于浇注料和弯管的上部薄膜壁形成的过渡是否平滑要进行检查，在浇筑的材料没有硬化前对于产生的棱角要及时的进行修复和处理。
4.3对于水冷壁易磨损区域的动力学特性进行改变
应用于135MWCFB锅炉的专利技术，是一种主动多阶式防磨技术。这种方式主要是通过销钉将浇注料在水冷壁上进行固定，沿水冷壁的高度方向以一定间隔水平或倾斜的多通道梁形成粘附在炉子上的材料流。抗磨损原理是通过多级凸台来阻止材料流动下降，使其失去因为落下高度而累积的速度，并降低粘附流的颗粒浓度，减少在金属表面产生的磨损。因为这项技术一般适用于大同热电厂135MW机组，产生的防磨效果比较突出。
5结论
国内中、高压循环流化床锅炉数量众多，循环流化床锅炉由于其设计原理与运行机制，水冷壁的磨损是不可避免的，同时，也是该种锅炉最主要的失效形式之一。要想解决该问题，需要在锅炉的设计、制造、安装、运行等每个环节都认真对待。设计要合理，制造、安装要保证质量，焊口要与母材保持平整，机械硬伤、凹坑要补焊填充并打磨光滑；运行中在非必要情况下保持工况稳定，并优化参数来控制燃料颗粒的粒径，降低烟气流速、燃料颗粒浓度，从多个角度使锅炉减少爆管事故，延长使用寿命。
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论文作者:屈彩军
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/22
标签：磨损论文; 水冷论文; 流化床论文; 锅炉论文; 颗粒论文; 燃料论文; 炉膛论文; 《当代电力文化》2019年第5期论文;