摘要：循环流化床锅炉是近年来快速发展起来的一种新型、高效、节能、环保的发电技术。但由于循环流化床锅炉炉内存在大量的循环床料及烟气中所携带的飞灰,会对受热面产生极大的磨损,严重地影响了锅炉机组的安全经济运行。因此对循环流化床锅炉运行中影响受热面磨损的因素进行探究,分析其机理并提出有效的防治对策以减轻其磨损,对循环流化床锅炉安全经济运行和大型化、广泛化推广应用有着重要的意义。
关键词：循环流化床；锅炉磨损；预防措施
一、火电厂循环流化床的优点
1、燃料适应性广；2、燃烧效率高；3、高效脱硫、氮氧化物(NOX)排放低；4、燃烧强度高；5、负荷调节范围大，负荷调节快；6、易于实现灰渣综合利用；7、燃料预处理系统简单
二、循环流化床锅炉主要的磨损部件
1、布风装置的磨损
布风装置的磨损主要是风帽的磨损。风帽的磨损有两种，一是风帽外部的磨损。这是气流携带物料直接冲刷风帽外壳的结果。风帽外部磨损最严重的区域发生在排渣口和回料口附近。二是风帽小孔扩大。一次风携带着细小的尘粒通过孔径有限的风帽小孔时产生很高的流速，对小孔表面产生冲刷。风帽小孔的扩大将改变布风特性，同时床料会漏进风室。
2、循环流化床锅炉受热面的磨损
循环流化床锅炉受热面的磨损主要集中在炉膛角落区域磨损、燃烧室管壁的磨损、尾部受热面磨损等、炉顶受热面磨损。过热器管屏、炉膛内屏式过热器的磨损机理与循环流化床锅炉内水冷壁管的磨损机理相似，由锅炉内部受热面的具体结构和固体物料的流动特性来决定。
3、循环流化床锅炉烟道受热面的磨损
循环流化床锅炉烟道尾部的对流受热面经常磨损部位包括炉膛出口到分离器进口烟道受热面，还有省煤器及空气预热器两端部分。锅炉对流烟道受热面的磨损一般发生在省煤器两端和空气预热器进口处，通常由于受热面材料质量不好，同时设计上存在一定的问题，安装上也有一定的误差造成了受热面的磨损严重。
4、循环流化床锅炉水冷壁管的磨损
水冷管磨损主要受烟气高通量、高颗粒浓度、高速度影响，冲击锅炉耐火材料及受热面，给锅炉部件造成较大磨损。同时，炉内温度的循环变化，使炉内耐火构件面临热冲击，导致锅炉磨损加剧。另外，未严格按照相关规范标准进行安装及检修操作，会增加磨损严重程度。
三、锅炉磨损的原因分析及预防
1、布风装置的磨损
布风装置的磨损主要是风帽的磨损。风帽的磨损有两种，一是风帽外部的磨损。这是气流携带物料直接冲刷风帽外壳的结果。风帽外部磨损最严重的区域发生在排渣口和回料口附近。二是风帽小孔扩大。一次风携带着细小的尘粒通过孔径有限的风帽小孔时产生很高的流速，对小孔表面产生冲刷。风帽小孔的扩大将改变布风特性，同时床料会漏进风室。
预防措施：
布风装置的防磨主要是风帽的防磨。通常是通过一系列的简易措施，包括选用一些耐高温耐磨损钢并且加大风帽壁的厚度、保证最佳的安装角度以及尽量使锅炉在适宜的温度范围内运行。做成一体的风帽便于安装，并且可以保证风帽与下部接触部位的良好固定，所以应该考虑多采用一体式的风帽。因为在启动的过程中，万一遇到点火时间比较长的情况，会使风室温度过高，导致风帽材料里面的结构发生变化，易造成风帽的磨损。
2、水冷壁管的磨损
一是沿炉膛内壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变，因而对水冷壁管产生冲刷，经过长时间的冲刷导致水冷壁管壁厚磨损减薄，强度下降；另一个原因是在过渡区域内由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反，在局部产生涡旋流，对水冷壁管产生磨损。炉膛四周角落区域管壁的磨损原因：炉膛四周角落区域内壁面向下流动的固体物科密度比较高，同时流动状态也受到破坏。不规则管壁包括穿墙管，炉墙开孔处的弯管、管壁上焊缝、管壁内的鳍片焊缝不平整以及有关安装剩余的铁件等。运行经验表明，即使很小的几何尺寸不规则也会造成局部的严重磨损。
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预防措施：
（1）采用金属表面热喷涂技术防磨。涂层的硬度高于基体的硬度， 且涂层在高温下会生成致密、坚硬和化学稳定性更好的氧化层，提供更好的保护。通过改变该区域的流体动力特性来达到水冷壁管防磨的目的。在水冷壁管过渡区域的一定位置加焊挡板或浇注料梁， 用以阻挡固体物料向下流动，采用这种措施后水冷壁管的磨损大大减轻了。
（2）另一种较常用的方法是改变水冷壁的几何形状，耐火材料结合简易弯管使卫燃带区域与上部水冷壁管保持平直，这样固体物料沿壁面平直下流时，撞击区下移至耐火材料部分，消除了边界处造成 的旋涡效应，从而保护传热管不受磨损。炉膛下部壁面垂直段与渐缩段交界处、炉顶及炉膛出口等处，都是易发生磨损的部位，因此在设计时应在结构上给以考虑或加设防磨措施。
（3）一般水冷壁管的防磨对策目前尚未发现炉膛水冷壁管直管严重 磨损的情况，一般仅发现水冷壁管被磨亮。此区域水冷壁管的防磨，要从运行方面调整，在确保流化风量和氧量的前提下，尽量降低流化风量，炉膛出口负压不要过大；其次要从入炉煤粒度入手，确保循环流化床锅炉的给煤粒度要求，粒度减小后，不仅可以减少用电量，减轻锅炉磨损，同时也可以提高床温并能降低灰渣可燃物。
3、卫燃带与水冷壁过渡区的磨损
该区的磨损发生在炉膛卫燃带与水冷壁管的交界处，四角磨损较严重。其中，此部位存在耐火材料台阶时，水冷壁和鳍片磨损速度加快。磨损的原因有两个方面，一是卫燃带区由于沿壁面下流的固体物 料与炉内向上流动的固体物料运动方向相反，因而在局部产生涡 流；另一方面是沿炉膛壁面下流的固体物料在交界处产生流动方向 的改变产生反弹力，因而对水冷壁管产生冲刷。
预防措施：目前该位置常用的防冲蚀磨损的方法有结构防磨和材料防磨两种。结构防磨主要有让管设计、防磨梁和防磨板设计等措施。让管设计可去除该部位的涡流磨损和反弹力磨损。防磨梁、防磨板和焊钢条等方法通过降低物料速度而达到防磨目的。
4、不规则管壁的磨损
不规则管壁的磨损包括穿墙管、炉墙开孔处的弯管、管壁上的焊缝 等，此外还有一些炉内的测试元件，如热电偶等。运行经验表明即 使很小几何尺寸的不规则也会造成局部的严重磨损。
预防措施：对于不规则管壁的磨损通常采用敷设耐火材料或铺镀焊接层等防 治措施。
5、炉内受热面的磨损
炉内受热面主要有双面水冷壁、屏式过热器、屏式再热器，它们的 磨损机理与炉膛水冷壁管的磨损机理相似，主要取决于受热面的具 体结构和固体物料的流动特性。
预防措施：通常在它们的底部敷设耐磨材料，其余部分进行耐磨涂层，来达到防磨的目的。
6、炉顶受热面的磨损
炉顶受热面的磨损主要是由于气固流在离开炉膛顶部区域转弯，产生离心力，将大颗粒物料甩向炉顶而造成的，随着循环流化床容量 的增大，炉膛高度也增大，炉膛顶部受热面磨损问题变得不严重。
预防措施：一般可通过将炉顶与距旋风分离器的水平烟道拉开足够的距离来解决。
7、尾部对流受热面的磨损
尾部对流受热面发生的主要部位在过热器、再热器、省煤器的第一、二排管子，空气预热器出口处。这部分管排常因结构、安装或受热变形等原因形成烟气走廊，物料速度较高，导致磨损加快。
预防措施：通常采用加装保护板、均流板、防磨罩的方法进行防磨。
结语：循环流化床锅炉的磨损足一个非常突出的问题，涉及设计、制造、检修、运行等诸多方面的因素。流化床锅炉适应煤种广泛，但应注意灰分的影响，尽量使用设计或接近设计的煤种；在运行操作过程中，要控制好原煤粒度和风量，点火和停炉时严格控制温度曲线； 作为检修人员，每次停炉后都必须对锅炉进行全面检查，检查防磨装置有无脱落变形，定期测量各个管子的壁厚，发现问题及时消除。 在锅炉安装筑炉烘炉阶段，要注重过程监督。只有多方齐抓共管，循环流化床锅炉才能安全运行，使化工生产达到长周期安全平稳运行。
参考文献：
[1]靳志宏，浅析流化床锅炉运行调整与磨损的关系[J]，科技信息，2007（27）.
论文作者:贺利强
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/27
标签：磨损论文; 风帽论文; 流化床论文; 水冷论文; 锅炉论文; 炉膛论文; 物料论文; 《电力设备》2018年第28期论文;