摘要：循环流化床锅炉的磨损是影响长周期运行的关键因素，本文介绍了延安石油化工厂动力车间循环流化床锅炉的原理，同时对磨损部位和原因进行了分析，并初步提出了解决对策。
关键字：循环流化床锅炉；磨损分析；解决对策；
循环流化床锅炉在使用的过程中，存在着严重的磨损问题，继而引发了泄露事故增多、锅炉频繁停炉等问题。因此，寻求减轻循环流化床磨损的技术手段与维护方法，可以减少由此造成的泄漏事故和非计划停炉次数，具有重要的现实意义。
一、锅炉原理
延安石油化工厂动力车间现有的四台锅炉，主要为炼化工艺提供蒸汽和热源，锅炉本体由燃烧设备、给煤装置、床下点火装置、分离和返料装置、水冷系统、过热器、省煤器、空气预热器、钢架、平台扶梯、炉墙等组成。
二、 磨损问题概述
2.1磨损机理分析
锅炉内高速度、高浓度的固态物料，不断冲刷炉内金属和耐火材料[1]，会造成锅炉金属部件的磨损，加上炉内高温度的循环流动，造成对炉内耐火材料的热冲击，而且各耐火构件不同的热膨胀系数，也形成了机械热应力，加上存在腐蚀气体或其他腐蚀介质，形成了复杂的磨损过程[2]。
2.2主要磨损部位
循环流化床锅炉易磨损部位为：炉膛水冷壁管、布风装置和风帽、旋风分离器、尾部烟道的受热面（过热器、省煤器、空气预热器）。
2.2.1水冷壁的磨损
水冷壁与卫燃带的过渡区、一般水冷壁管的磨损炉、膛的四个角以及不规则区域管壁都是易磨损区域。
该锅炉对水冷壁管与卫燃带过渡区的防磨措施是进行了“让管”处理（如图2所示），但由于锅炉在浇注水冷壁与卫燃带过渡区的耐火材料时，做成了凸台形式（如图3所示），炉内沿着水冷壁下降的物料流在碰到凸起的浇注料时，会改变流向，使与浇注料相接处的管壁受到磨损，出现了 “八字胡”样凹沟（如图3所示）。
图2 水冷壁“让管” 及浇注方法.png)
一般水冷壁管的磨损是由炉内物料的冲刷引起的，位置一般是卫燃带以上3米的范围内（如图4所示）。另外焊缝不平整、水冷壁开孔等也会影响炉内物料的流动进而造成磨损。
炉膛四个角的磨损是由炉内四个角的物料浓度较高，焊缝不平整、角部积渣等因素而出现局部磨损。
2.2.2布风装置及风帽的磨损
循环流化床锅炉炉膛中心物流上升速度较快，接触四周膜式壁的物料流速较慢，且沿壁面向下流动（即壁面流）[3]。上升中心流与下降环流在炉内形成“内循环”，因此布风板边缘上的风帽朝向炉墙的一侧磨损相对偏重，且靠近下煤口和返料口处的风帽磨损更为严重些。
2.2.3旋风分离器的磨损
旋风分离器的磨损原因是高温烟气流切向加速进入分离器，气流方向发生偏转，物料方向改变，使入口端附近区域（水平烟道）和圆筒体的耐火材料受到冲刷。同时该部位的耐火材料较厚，温度梯度也不均匀[4]。因此，过度的热冲击、耐火材料间的相互作用等因素会导致耐火材料出现裂缝、脱落等缺陷，会使表面更加粗糙或有凸起，将进一步加速磨损。
2.2.4省煤器的磨损
该车间4台锅炉的省煤器不同程度的都出现过泄漏现象，尽管两组省煤器管系迎烟气冲刷两排管子都设有防磨护瓦，与联箱相连的穿墙管都设有导流板，但是由于循环流化床锅炉物料循环倍率较高，磨损仍比较严重。
图3 “八字胡”磨损.png)
图4 一般水冷壁的磨损.png)
2.2.7空气预热器的磨损
该车间4台锅炉的一次风空气预热器下管箱的泄漏均比较严重，其中3#炉下管箱发现251根管子泄漏，占下管箱总管子数的15%，且换管比较困难，只能进行堵管处理，导致风机出口压力增大，风量减少，影响燃烧。
由于设计原因，锅炉排烟温度一直低于设计值（设计值：130～150℃，运行值：110～125℃），排烟温度低极易造成烟气露点腐蚀。本锅炉空气预热器迎烟气冲刷的前一排、两侧墙第一排管子均采用Φ42×3㎜的厚壁管（其余管子为Φ40×1.5㎜），而且多发生在下管箱。
因此，空气预热器的磨损一是由于风量过大、烟气流速较快对空预器管子的冲刷；二是排烟温度低，对管子造成的腐蚀。
三.磨损对策分析
3.1 设备结构抗磨措施
3.1.1水冷壁抗磨损措施
1.对交接处的耐火材料形状进行了修整, 采用了反冲设计原理, 消除了下行物料对该处的冲击, 使管子不受磨损, 并修补热喷涂层, 使最长连续运行时间突破了50 天。
2. 对该部位2 m 高度范围内加装防磨罩,直接隔断物料颗粒对管子的冲击,最长连续运行时间超过150 天, 但防磨罩未能将鳍片焊缝完全包覆, 鳍片焊缝处的磨损还没有消除, 每次检修都要进行大量的修补工作。
4. 对不规则管壁磨损部位进行治理, 取消炉膛的4 个观察孔, 并将开孔处的弯管改为直管, 取消密相区上部2个温度测点, 对稀向区2处测点邻近的水冷壁管加装防磨罩。
3.1..2空气预热器抗磨损措施
1. 在磨穿的管子内镶套短管, 封堵磨穿处, 停炉检修中对下管箱加装防磨套管, 防磨套管高出管板150 mm, 这样即使套管磨穿, 漏点也是出现在烟气侧。
2.及时检查炉内的积灰情况并及时清理。
3. 安装吹灰器, 运行中定期清理积灰。
4. 运行中保证正常的烟气温度, 防止因烟气中的水蒸汽结露而导致低温腐蚀和堵灰。
3.1.3风帽抗磨损措施
将带帽头风帽更换为新型钟罩式风帽,这种风帽布风结构为2×180°, 风帽的迷宫结构彻底根治了物料漏入风室, 物料回吸后无法达到内芯引风管高度, 直接被风吹回炉内, 无法进到风室, 同时也消除了物料对风室的磨损。
3.1.4高温过热器和省煤器抗磨损措施
1.在高温过热器迎烟气侧加护瓦进行防磨，最好是对迎烟气侧前两排管子采用超音速电弧喷涂合金丝材，增强防磨性能。
2.提高高温段省煤器的材质(由20 改为15CrMo)，其次在表面捆扎不锈钢网后，涂刷高温抗蚀耐磨涂料，实践证明，耐磨抗蚀效果特别明显。
四.结语
通过分析，做好锅炉防磨损，一是要对易磨损部位进行仔细的检查，二是要平稳操作、进行合理的风煤配比，三是要禁止超温、超压、超负荷运行，通过以上措施能有效的减轻循环流化床锅炉的磨损，进而减少由此造成的泄漏事故，提高锅炉运行的周期和稳定性，充分发挥循环流化床锅炉最大经济效益。
参考文献
[1]樊泉桂.锅炉原理.北京:中国电力出版社,2004.
[2]屈卫东.循环流化床锅炉设备及运行河南科学技术出版社,2002.
[3]岑可法.循环流化床锅炉理论设计与运行.中国电力出版社1999.77.
论文作者:高川1,张伟斌2,王静莉1
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/10/28
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