关键词：循环流化床；锅炉；水冷壁；偏磨成因
引言：
随着我国环境质量的日益恶化，我国政府相继出台了环保政策来改善大气环境， 同时对于锅炉的污染物排放有了更高要求。在循环流化床锅炉运转时，需要稳定且持续的蒸汽供应，当所提供的蒸汽无法支撑起正常运行时，水冷壁偏磨速率将会加快，加之在水冷壁周围存在的物料流浓度较大，偏磨情况就难以避免。
1循环流化床锅炉水冷壁磨损现状
锅炉炉内的温度非常高，内部化学反应强烈，受热面的磨损最为严重，其中炉膛密相区是其中最恶劣的地方。炉内水冷壁磨损最为典型部分是炉膛下面设有耐磨浇注料的尾处。在锅炉工作时，当沿膜式壁面下物流时，即壁面流时，如果碰到浇注料突起部分情况下，壁面流向会形成局部的涡流状，这样急速下落的高浓灰遇到烧注料过硬时会反弹后不断冲刷和磨损水冷壁，这样长此以往下去，炉管壁会由于长时间的冲击和磨损而出现变薄，甚至泄漏现象。当前人们已经认识到这个问题，新型CFB锅炉为避免磨损，会采取将膜式壁让管技术，通过折弯处理，使内部形成上下一致，处在同一垂直平面，这个平直下滑时，不会形成局部的涡流现象，极大地减轻了磨损的发生，有效解决了磨损问题。
2循环流化床锅炉水冷壁偏磨成因
2.1不规则区域出现偏磨的原因
在循环流化床锅炉水冷壁中，不规则区域主要是指锅炉出口区域、炉壁开口以及管壁上的焊缝。穿过水冷壁的偏磨程度要远大于管壁的偏磨程度，是因为部分水冷壁呈现不规则状态，使得局部的流动力出现混乱。一般来说，在水冷壁底部的偏磨程度大于顶部的偏磨程度，这是因为水冷壁所粘结的材料在运转过程中会产生向下的冲击力。同时，在水冷壁表面上如若呈现出点状凸起，将会使得水冷壁受到严重偏磨，直至凸起点被磨平。在水冷壁与炉顶出口附近，由于所进入的气体及固体两相流会带入大颗粒物料，主要是混凝土分离而成，甩项受热面而导致其部位出现偏磨。
2.2炉膛附近的管壁出现偏损的原因
在循环流化床锅炉炉膛死角区域，其中水冷壁偏损程度较为严重，主要是由于在直角区域所汇集的上升气流较低，而顺着管壁往下方流动的固体物料流浓度较高，速度较快，同时在炉膛角落区域，部分颗粒与金属表面进行碰撞，会产生较大的冲击力，进而使水冷壁出现偏磨的概率增大。
2.3水冷壁周围存在的物料流浓度较大
对水冷壁偏磨进行研究，证明了在循环流化床炉膛下部卫燃带与水冷壁过度区域，周围存在着数量较多的下行物料流，浓度较高，且随着高度的下降，物料流的密度及厚度越大[1]。由于下行物料流实际运行方向与表面处于一个平行的状态，因此会对水冷壁进行冲刷，可以对其周围的偏磨程度进行降低。但在循环流化床锅炉实际运转时，物料往往是贴着水冷壁下行的，容易被卫燃所阻挡，不得不被迫改变运行方向，这样一来，锅炉内部密集上升的气流就会将物料流托起而形成祸流，进而对水冷壁产生偏磨。
2.4物料方面的原因
2.4.1在循环流化床锅炉中，颗粒直径及浓度能够影响带来偏损效果的粒子浓度，如若粒子浓度较高，水冷壁的耐磨性也会直线上升，随着颗粒直径的增加，这类状态就显得较为明显。
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2.4.2颗粒表面硬度直接决定着水冷壁的耐磨性，当物料颗粒进入到锅炉之中，会在其表面形成一层薄膜，且其本身硬度远高于燃料本身的硬度。近年来，通过试验发现，如若物料含有较多的硅、铝，那么就会比含有较多钙、锶的物料更具耐磨性。
3循环流化床锅炉水冷壁偏磨解决措施
3.1锅炉运转中的处理对策
3.1.1降低烟气流动的速度
（1）要让物料能够完全处于流化状态，接着就要最大化地减少其所产生的风量。这类风量不但使烟气流动速度受到了影响，还让锅炉中的循环材料浓度及颗粒直径发生了改变。因此，要对锅炉中最小流化空气量进行流体质量测试[2]。
（2）锅炉中的氧气量需要维持在一个稳定状态，在运转过程中如若产生了二次空气，要对其进行合理的调节，使其能够符合锅炉的正常运转规则。在锅炉实际运转过程中，会产生废弃的热量，极易使水冷壁形成偏磨，因此在对锅炉进行热量供应时，要进行合理的调节，从而有效减少偏磨出现的概率。
3.1.2控制物料流浓度及颗粒产生
前文提到，物料流浓度的大小直接影响了水冷壁偏损程度，因此可以对一次风量进行减少，使锅炉内的压力差得到缩减，确保煤与物料处于合理的尺寸之内，进而对物料流浓度进行有效的控制。在循环流化床锅炉运转过程中，要通过风量测试对所产生的炉内压力差进行合理的调节。按照相关理论，炉内压力差一般控制在0.3至0.6kPa之间，并且能够通过不同种类的荷载，来让炉内压力差更趋于稳定，当压力差过大时也可以直接对其进行释放[3]。同时，可以通过精细粉碎控制及颗粒筛选等方式，控制颗粒的产生几率，进而减少水冷壁的偏磨程度。
3.1.3采用低偏磨燃料，合理选取启动床料
（1）要对所使用的煤炭进行化验，得出其筛分粒度、原煤可磨性系数、入炉煤粒径以及矸石含量并进行合理的控制。
（2）根据锅炉的实际运转情况，对碎煤机锤头间隙进行调整，进而使得大颗粒的数量及占据比例的得到一定程度的降低。
（3）在选取启动床料时，要对煤炭进行取样筛分，确保其颗粒占比能够与床料粒度级配比相吻合，启动床料一般选用河沙及炉渣，不同的床料含有不同的硬度。
3.2优化循环流化床锅炉措施
3.2.1提升卫燃带高度
循环流化床水冷壁偏磨最为严重的部位是水冷管壁与耐火材料之间的区域，通过对卫燃带高度的提升，能够有效降低水冷壁的偏磨程度，这是由于卫燃带高度的提升，能够使得向下流动的物料速度更慢，水冷壁所受到的影响就更小[4]。在该锅炉中，对卫燃带上部的高度进行提升。卫燃带主要是由高密度固定塑料制作而成，在耐火材料与水冷壁交接部位采取了管状结构，能够使粘结材料直接流入密相区，从而避免堵塞。
3.2.2对水冷壁管的形状进行修改
改变水冷壁管的形状，可以使水冷壁管顶部与卫燃带区域处于平行的状态，耐火材料所带来的影响就会大大降低，进而在一定程度上减少了水冷壁的局部偏磨。
结束语：
综上所述，循环流化床锅炉在运转过程中，极易在水冷壁中出现偏磨现象，不但对锅炉的安全运转造成了影响，同时也抑制了循环流化床锅炉发挥自己的功能和特点。因此，要对水冷壁出现偏磨现象的成因进行分析，并根据实际情况，采取合理的处理方式，进而确保循环流化床锅炉能够顺利运转。
参考文献：
[1]石荣雪,张适宜,张胜寒.基于大数据分析的电厂锅炉水冷壁失效研究[J].化工进展,2016,35(09):2640-2646.
[2]周科,佘园元,鲁芬,李建设,陈俊彬.对冲燃烧锅炉水冷壁高温腐蚀运行调整[J].热力发电,2016,45(07):104-109+114.
[3]许涛,李敏,李春曦.对冲燃烧锅炉水冷壁高温硫腐蚀分析及防治[J].热力发电,2015,44(08):104-108+112.
[4]殷立宝,马仑,张成,方庆艳,徐齐胜,陈刚.超临界对冲燃烧锅炉水冷壁向火侧起皮成因分析[J].动力工程学报,2015,35(04):257-262+269.
论文作者:张磊
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 18期
论文发表时间:2020/1/16
标签：水冷论文; 锅炉论文; 流化床论文; 物料论文; 浓度论文; 颗粒论文; 磨损论文; 《当代电力文化》2019年 18期论文;