CFB鍋爐防磨梁改造及運行效果分析

張 浩，賀超群，張 雷，江在成

（充礦國泰化工有限公司，山東滕州 277527）

0 引 言

CFB鍋爐是一種采用先進燃燒技術的環保型鍋爐，與其他類型鍋爐相比，它具有燃料適應性廣、爐內脫硫成本低、污染物排放少、燃燒效率高、負荷調節比大和灰渣綜合利用等獨特的優勢，成為實用化進程最為成功的潔凈燃燒技術。燃用的燃料，涵蓋了從幾乎無灰分的石油焦到極高灰分的油頁巖、煤矸石，從以發揮分為主的秸稈等生物質到很低發揮分的貧煤、無煙煤。

但由于CFB鍋爐結構、燃燒方式、物料的流動特點，使得高溫高濃度物料在爐內進行強烈反混，造成了大量物料對爐膛受熱面的沖刷，使得爐膛受熱面受到嚴重磨損。爐膛受熱面磨損嚴重集中表現為爐膛水冷壁密相區的管子磨損。從全國來看，由于水冷壁磨損泄漏引起非計劃停爐的比例約占到40%，因此，解決水冷壁防磨問題，是循環流化床鍋爐安全經濟穩定運行的關鍵。其磨損情形見圖1。

圖1 水冷壁磨損照片

1 水冷壁多階防磨梁技術特點

采用水冷壁多階防磨梁技術，可多層主動阻擋貼壁灰流，可逐級降低貼壁灰流速度和濃度，因而大大降低了貼壁灰流對管壁的磨損，從而延長水冷壁檢修周期，提高鍋爐的安全經濟運行系數。

據大量的試驗研究，在循環流化床內，固體顆粒濃度具有環形流特征。即沿床層截面可分為兩個區域，邊壁附近的高濃度顆粒主體下行區——邊壁環形區，中心區域的低濃度顆粒主體上升區——中心核心區，形成典型的環－核兩區流動。水冷壁加裝防磨梁前后貼壁灰流對比示意如圖2所示。

圖2 貼壁灰流示意

圖3為國外對4臺不同CFB鍋爐的邊壁層內顆粒下降流速進行測量的結果，可以看出，在爐頂處，邊壁層內顆粒下降流速僅－2m／s（為負表示向下的流速），而在距離爐頂30m處（基本是錐段過渡區位置），邊壁層內顆粒的下降流速高達－8m／s。研究表明，磨損與顆粒流速的3次方成正比。正是由于顆粒流較高的下降流速，導致了水冷壁，尤其是過渡區的嚴重磨損。

2 鍋爐防磨改造措施

UG－260／9.8－M2型高溫高壓循環流化床鍋爐是無錫華光鍋爐股份有限公司生產的，該鍋爐于2006年11月施工建設，2007年9月試運行。自運行以來，每運行80d進行計劃停爐對水冷壁磨損情況進行檢查，通過對管道壁厚的測量，分析運行期間管道的減薄量，對于壁厚小于3.5mm的管道進行更換，減薄量大的部分進行噴涂處理，以保證鍋爐在下個運行周期內的安全運行。

圖3 不同高度邊壁層內顆粒的下降流速

2010年10月該鍋爐利用系統大修機會進行了加裝防磨梁的改造，在爐膛內部從水冷壁過渡至爐頂共加防磨梁6道，上邊為水平、下邊為傾斜面，敷設水冷壁寬度140mm（水平敷設）。如圖4所示。

圖4 水冷壁加裝防磨梁照片

3 鍋爐防磨改造前后對比

3.1 防磨效果分析

改造后運行80d后，對鍋爐進行了停爐檢查，防磨梁無磨損，水冷壁的磨損情況也有所減輕。

測量減薄情況 定點測量了50個點，對照前后數據發現，沒有明顯的減薄。

噴涂面積 沒改造前每次停爐檢查后，據磨損情況需噴涂面積平均約為50m2，改造后，本次檢查據磨損情況未進行噴涂。

改造前后對比 以上分析發現改造后水冷壁的減薄速率明顯減小，對鍋爐的長周期運行起到一定的作用，同時也減小了檢修的工作量，減少了維修費用。

3.2 防磨梁改造前后鍋爐運行數據對比（表1）

表1 改造前后鍋爐運行數據對照表

3.3 蒸汽單耗數據對比（表2）

表2 改造前后蒸汽單耗對比表（3＃爐為改造的鍋爐）

4 總 結

據表1、2改造前后運行數據的對比，不難發現，改造后，爐膛溫度有一定的上升，同時一次風用量也加大了，導致煙氣含氧量上升了2個百分點，而排煙溫度則下降了，分析原因，這是由于排煙量的增加所致。所以說，防磨梁的改造對該鍋爐造成的直接影響是爐膛的溫度上升和風量的增加，對其他附屬設備的工況影響不大，但由表2不難發現，增加防磨梁后單爐運行的能耗稍有升高（單耗增加了0.002 8t／t）。

我公司鍋爐運行為雙爐運行，對比時選取了相同的運行工況，考慮到環境溫度的影響，選擇了氣候條件相差不大2月、3月，這樣，就盡量減少了外界環境對分析結果的影響。

總之，該鍋爐進行防磨梁改造后，其防磨效果是明顯的，達到了預期的目的，可大大延長其運行周期，但綜合能耗有所提高。隨著運行時間的增長，我們還將根據每次定期停爐檢測情況，對該鍋爐的運行數據進一步收集、分析，對防磨效果進一步檢查和論證，并對其運行工況進行優化調整，使之達到長周期安全經濟運行。

［1］岑可法，倪明江 .循環流化床鍋爐理論、設計與運行 （第一版）［M］.北京：中國電力出版社，1998，163～165.