循環(huán)流化床鍋爐磨損機理淺析

摘 要:本文針對遼河油田電力集團發(fā)電板塊的YG-240/3.82-M型循環(huán)流化床鍋爐(CFB)幾種常見磨損現象，淺析CFB鍋爐磨損機理，并相應地提出有關防磨對策與措施。

關鍵詞:循環(huán)流化床鍋爐磨損措施

中圖分類號:TK16文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(a)-0059-01

1 概述

循環(huán)流化床鍋爐(CFB)是我國提倡發(fā)展的一種新型燃燒設備。循環(huán)流化床鍋爐的特點是高效率低污染和排放綜合利用率高，運行調整簡單、維護檢修方便、負荷調節(jié)范圍大、氮氧化物排放低、易于脫硫灰、渣活性好、綜合利用途徑廣等優(yōu)點而備受青睞，近年來在電站鍋爐、舊鍋爐改造和燃燒各種固體廢棄物鍋爐等領域得到大力推廣與應用。世界范圍內也得到了很大的發(fā)展和推廣。

從已投產的CFB鍋爐運行情況看，磨損作為制壓循環(huán)流化床鍋爐正常運行的主要問題，它已成為電廠工作者普遍關心課題。鍋爐的磨損與固體物料濃度、速度、顆粒特性和流動的幾何形狀等密切相關，循環(huán)流化床鍋爐爐灰的濃度高，通常為煤粉爐的幾十倍、幾百倍，因此磨損就比其它類型鍋爐嚴重。磨損不僅嚴重影響鍋爐安全運行，還制約了循環(huán)流化床鍋爐一些優(yōu)點的正常發(fā)揮，從而增加設備運行維護費用，降低機組利用率，給企業(yè)生產帶來損失。為此，本文具體以濟南鍋爐廠在遼河油田電力集團熱電廠YG-240/3.82-M型循環(huán)流化床鍋爐安裝與運行為例，著重就循環(huán)流化床鍋爐的磨損問題及處理設想進行初步的分析。

2 磨損機理分析

根據磨損的機理，循環(huán)流化床受熱面磨損主要為沖擊磨損。沖擊磨損又分為沖刷磨損和撞擊磨損。沖刷磨損是顆粒相對固體表面沖擊角較小甚至接近平行的磨損。顆粒垂直于固體表面的分速度使它鍥入被沖擊的物體，而顆粒與固體表面相切的分速使它沿固體表面滑動，兩個分速合成的效果起到刨削的作用。如被作用的物體經不起這種作用，如此經過反復、大量的作用，則固體表面將產生磨損。

3 循環(huán)流化床鍋爐主要金屬部件的磨損

3.1 布風裝置

循環(huán)流化床鍋爐布風裝置的磨損主要是風帽的磨損，其中風帽磨損最嚴重的區(qū)域發(fā)生在循環(huán)物料回料口附近，原因主要是由于較高顆粒濃度的循環(huán)物料以較大的平行于布風板的速度分量沖刷風帽導致的。

3.2 爐膛水冷壁管

爐內水冷壁管的磨損主要集中在以下三個區(qū)域:①爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損;②爐膛四個角落區(qū)域的管壁磨損;③不規(guī)則區(qū)域管壁的磨損。爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損原因一是在過渡區(qū)域內由于沿壁面下流的固體物料與爐內向上運動的固體物料運動方向相反，在局部產生渦旋流;另一個原因是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產生流動方向的改變，因而對水冷壁管產生沖刷。爐膛四個角落區(qū)域的管壁磨損原因是角落區(qū)域內壁面向下流動的固體物料密度比較高，同時流動狀態(tài)也受到破壞。不規(guī)則區(qū)域管壁(如穿墻管、爐墻開孔處的彎管等)的磨損原因主要是不規(guī)則管壁對局部的流動特性造成較大的擾動。

3.3 爐內受熱面的磨損

循環(huán)流化床的受熱面磨損主要反映在燃燒室管壁的磨損、爐膛角落區(qū)域磨損、爐頂受熱面磨損、尾部受熱面磨損等。爐膛內屏式過熱器、水平過熱器管屏的磨損機理與爐內水冷壁管的磨損機理相似，主要取決于受熱面的具體結構和固體物料的流動特性。

3.4 對流煙道受熱面的磨損

尾部對流受熱面經常磨損部位:①爐膛出口至分離器進口煙道受熱面;②省煤器及空氣預熱器兩端。對流煙道受熱面的磨損主要發(fā)生在省煤器兩端和空氣預熱器進口處，產生磨損的主要原因是設計上考慮不周，安裝時出現誤差;另一個原因是受熱面材質不好。

3.5 電除塵輸灰系統(tǒng)磨損

我廠燃煤灰分較大，其灰分為47.8%，經過旋風分離器分離后通過尾部電除塵器進行回收。由于長時間的沖刷，出現輸灰管異常磨損情況，在供暖運行高峰期，每周平均需要檢修4次，既不利于鍋爐的經濟、穩(wěn)定運行，同時也對環(huán)境造成了污染，提高了檢修人員的勞動強度。

3.6 循環(huán)流化床鍋爐內主要非金屬 耐磨材料的磨損

循環(huán)流化床鍋爐內主要非金屬耐磨材料的磨損的位置有水冷壁布風板;燃燒室下部四周水冷壁表面;燃燒室內布置的水冷屏、過熱器屏等下端表面及其穿墻處周圍的水冷壁表面;燃燒室出口周圍及出煙口流道內表面;旋風分離器整個內表面;料腿及回料裝置內表面;分離器出口煙道內表面;尾部對流煙道入口內表面。

循環(huán)流化床鍋爐耐磨材料破壞的主要原因和機理:一方面是由于溫度循環(huán)波動和熱沖擊以及機械應力造成耐磨材料產生裂縫和剝落;另一方面是由于固體物料對耐磨材料的沖刷而造成耐磨材料的破壞。

4 對策

4.1 水冷壁防磨措施

①在密稀相交接處，采用過渡區(qū)設計，壁免在此區(qū)域產生渦流，改善水冷壁管磨損。②密稀相交接處，噴涂高480mm碳化鎢防磨層，近400㎡。

4.2 爐內受熱面防磨措施

①在分離器出口，尾部對流受熱面第一、二排受熱面管上安裝耐高溫抗氧化、耐磨不銹鋼護板;尾部豎井進口煙道轉向處，澆鑄耐高溫耐磨澆鑄料，提高尾部受熱面抗沖擊、沖刷的耐磨性能。②在高過、低過、蒸發(fā)器及省煤器進口第一、二排水平取管及懸吊管垂直段都安裝耐高溫抗氧化耐磨防護板。③管式空預器改為臥式布置，即空氣從管內流動，而煙氣從管外流動，改善管式空預器煙氣磨損。

4.3 耐磨材料的磨損防范措施

對于熱應力和熱沖擊造成磨損，應特別重視耐火澆鑄料骨架型式及布置合理性，加強烘爐質量驗收。尤其重視低溫烘爐工藝，經幾臺烘爐實踐，我們均采用無焰烘爐工藝進行低溫烘爐，結果低溫烘爐質量得到保證。②對于固體物料耐火耐磨材料強烈沖刷而導致的破壞，在施工中則盡量減少形狀突變，采用平緩過渡，降低沖擊角，盡量減少此類附加沖擊力。

5 結語

本人經過以上對循環(huán)流化床鍋爐在磨損機理及防治辦法上進行了一點膚淺的分析，應對該爐型搞好運行、掌握其特性、更好地治理磨損、起到一點拋磚引玉的作用。由于經驗少，對循環(huán)流化床鍋爐的運行和磨損機理了解的還不夠。但我相信隨著循環(huán)流化床鍋爐技術的不斷日趨完善和防磨技術的提高，只要我們共同努力，在目前防磨治理的基礎上，思想再開闊一些，對磨損原因和機理的探索再認真一些，防范措施、治理力度再加強一些、磨損這一頑癥一定能相應治理好，循環(huán)流化床鍋爐這個新產品一定能在全國的發(fā)電和供熱等各項事業(yè)中發(fā)揮出更大作用，一定能以它的獨特優(yōu)點逐漸取代目前市場上正在運行的其他任何爐型，一定能為社會和各企業(yè)發(fā)揮出他的重大經濟效益、社會效益和環(huán)保效益，為緩解煤炭緊張局勢作出貢獻。

參考文獻

[1]周一工.循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展前景與目前存在的問題[J].發(fā)電設備，1996(9).

[2]李劍峰.循環(huán)流化床鍋爐在煤礦電廠應用前景好[J].煤礦機械，2006(05):112.