摘要：作为一种新型燃烧设备，循环流化床锅炉具有清洁燃烧、燃烧效率高、适应性广等多方面的优势，得到了广泛的应用。但是在运行的过程中，由于受到固体物料的冲刷，导致其出现严重的磨损现象，对其运行的安全性产生影响。本文主要是对导致循环流化床水冷壁受热面出现磨损的原因和磨损机理及解决措施两个方面做出了详细的分析和研究，这对减少循环流化床水冷壁受热面磨损具有重要的参考价值，能够有效的增强其安全性和经济效益。
关键词：循环流化床；水冷壁受热面；磨损原因；磨损机理；解决措施
磨损指的是在化学作用、机械作用下，物体的工作表面产生损耗的现象。根据磨损机理的不同，可以将其分为微动磨损、冲蚀磨损、接触疲劳磨损、腐蚀磨损、磨料磨损以及黏着磨损等多种类型。其中冲击磨损指的是固体或流体颗粒按照一定角度和速度冲击材料表面产生的磨损，可以将其细分为撞击磨损和冲刷磨损两种类型。其中在循环流化床水冷壁受热面产生的磨损，就是在撞击磨损和冲刷磨损的双重作用下产生的。
一、导致循环流化床水冷壁受热面出现磨损的原因
造成循环流化床水冷壁受热面出现磨损具有一定的多样性，当燃烧用燃料和受热面布置确定之后，导致其出现磨损的原因主要体现在床料特性和运行参数两个方面。
（一）床料特性
床料特性所产生的影响主要体现在两个方面：一方面是床料粒径的大小，受热面会随着粒径的增加，承受的冲蚀磨损也就会随之增大，这主要是由于当颗粒浓度相同的时候，颗粒直径越大表示单位体积内包含的颗粒数就相对较少，虽然颗粒会对管壁造成磨损，但是由于数量急剧减少，磨损量不会发生明显的改变。另一方面是颗粒成分，在循环流化床水冷壁受热面材料中，主要有S、Al、Si、Ca等成分，其中如果Al和Si成分的含量比较高的话，则磨损程度就会较为严重，这主要是由于床料中含有较高的S和Ca的话，强度比较低，在颗粒撞击的过程中会破碎，因此造成的磨损程度比较轻，而且还会增加保护层的厚度，减少磨损[1]。
（二）运行参数
1、烟气和避免的温度
当软化的温度高于飞灰颗粒温度的时候，对颗粒磨损性能的影响基本可以忽略不计。但是随着受热面壁温的影响，烟气的温度也会随之发生改变，进而对金属材料机械强度产生直接的影响。在一般情况下，受热面的壁温与磨损速率之间的温度变化范围比较窄，当达到规定温度的时候，一般当温度达到400℃左右的时候，磨损速率会达到最大。
2、烟气速度
烟气速度会在一定程度上决定着受热面的磨损程度，在一般情况上，烟气速度和磨损量两者之间具有相关的指数关系，磨损程度的大小与烟气的粒度、浓度以及灰粒性质等各个因素之间的关系较为密切。灰粒的撞击频率和动能大小与磨损量大小之间具有直接的关系，烟气速度与灰粒撞击频率之间是正比关系、与撞击频率之间是平方正比关系，这也就表示烟气速度与磨损量之间是呈三次方正比关系[2]。但是在实际的情况中，颗粒速度一般都会小于烟气速度，因此各方面的影响程度会有所提高，进而增加磨损量。
3、气流湍流强度
根据相关的数值模拟结果显示，湍流强度与磨损量之间是呈反比例关系的，即湍流强度增加，磨损量会逐渐减少；反之亦然。这主要是由于当湍流强度增加之后，颗粒的扩散作用也会随之加大，这样原先可能会与管壁产生碰撞的颗粒就是在湍流强度的影响下远离管壁，这也就降低了碰撞频率因子，进而导致磨损量减少。
二、磨损机理及解决措施
在循环流化床的锅炉炉膛内部，流体动力学的结构为“环--核”。其中在内部核心位置，颗粒团流动的方向是由下向上的；在外部环状区域内，固体物料是由上向下沿着炉膛水冷壁面进行回流，而且对于这一区域的厚度来说，是从顶部到床底逐渐增厚的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中循环流化床水冷壁受热面出现磨损的原因主要就是由于固体物料是由上向下沿着炉膛水冷壁面进行回流造成的[3]。根据类型的不同，其磨损可以分成三体磨损和双体磨损两种类型，其中三体磨损指的是固体物料在沿着炉膛运动的过程中，会与颗粒团产生一定程度上的碰撞，这样一来，如果有颗粒团与壁面直接接触的话，就会产生磨损；双体磨损指的是当固体物料直接接触到水冷壁之后，向下回流的物料就会对水冷壁受热面造成冲刷，进而产生磨损[4]。当前在循环流化床水冷壁受热面出现磨损类型，主要就是三体磨损。从总体上来说，在其中发生的磨损并不是十分严重，其中主要出现在不规则管壁、炉膛角落以及水冷壁管与卫燃带的交界位置。
1、不规则管壁位置
不规则管壁位置指的是在膜式水冷管壁鳍片位置，由于焊接问题导致其表面不平整，这会严重磨损鳍片，严重的话甚至会造成磨透漏灰问题。导致这一问题出现的原因主要是有以下几个方面：一是在焊接鳍片和防磨护板的时候出现焊瘤，而且在后期也没有打磨平整，导致其出现凸瘤现象；二是上下两个水冷壁管屏鳍片之间没有平整的对接上，出现凸台现象；三是在水平壁管屏安装的时候，由于在焊接两个鳍片的时候，不光滑，存在凸台；四是在鳍片补焊的时候，没有将吊装孔打磨平整。在炉膛内循环的过程中，由于回流的固体物料比较多，导致从鳍片位置处流下的物料反而比外弧面流下的固体物料多。另外如果堵塞住了鳍片内凹的话，物料就会从其他地方流出，进而冲刷水冷壁。
防范措施：加强对炉膛受热面的检查，保证其表面不存在任何会对物料循环产生影响的杂物，同时在安装的过程中，应该尽可能的减少测量元件的数量，最大限度的保证水冷壁受热面的光滑、平整[5]。
2、炉膛角落位置
导致炉膛角落位置出现严重磨损的原因主要是由于固体物料在下滑的过程中会堆积在角落位置，导致其浓度增加，进而破坏其流动状况。
防范措施：在角落位置可以使用让管技术，并且在停止运行之后，对所有的角落位置都需要进行仔细的观察，如果磨损严重的话，则需要及时的补救。另外还需要打磨焊缝，保证其平整光滑，使固体物料能够顺利下滑。
3、水冷壁管与卫燃带交界位置
导致这一位置处出现磨损的原因主要是由于在该区域内发生的运动方向与固体物料下流的方向相反，进而形成局部的涡旋流，增加冲刷磨损的程度。而且当固体物流沿着炉膛回流的时候，在交界位置会改变其流动方向，反而会导致磨损程度增加[6]。
防范措施：首先将密相区域中的水冷壁折弯，使这一位置处的膜式壁肋片与浇筑料之间相互垂直。这样一来，循环物料就会沿着炉内避免垂直回流，不会产生局部漩涡流，磨损现象大大减轻。同时在模板拆除的过程中，还需要加强对上部膜式壁肋片和浇注料的检查，保证其过渡位置的平滑，避免出现棱角或台阶，如果存在的话，则需要及时的采取有效措施进行处理。另外还可以在这一位置均匀涂抹上防磨涂料，以增加耐磨效果。
结语：由此可见，为了减少循环流化床水冷壁受热面产生严重的磨损问题，就需要根据磨损位置的不同，采取相应的防范措施，以降低磨损程度，保证循环流化床能够顺利运行。
参考文献：
[1]欧志中,刘少义.300MW循环流化床锅炉受热面泄露的处理方法及防磨措施[J].锅炉制造,2010,06:15-18.
[2]孙瑞.探讨循环流化床锅炉磨损规律及解决办法[J].科技展望,2015,27:139.
[3]王晓霞,陈志伟,高少娟.循环流化床锅炉受热面磨损成因及对策[J].煤气与热力,2011,10:5-7.
[4]张玉杰,赵璇,张森,高书强.循环流化床锅炉水冷壁综合防磨技术[J].吉林电力,2014,01:52-54.
[5]祝贺勇.循环流化床锅炉水冷壁管磨损预防措施的分析[J].科技创新与应用,2014,01:103.
[6]张宪东.循环流化床锅炉磨损问题研究与对策[J].科技与企业,2012,18:270.
论文作者:刘明宇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/22
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