循環流化床鍋爐水冷壁磨損原因分析與措施

劉金路 盧震

摘 要：重點分析循環流化床鍋爐水冷壁磨損的原因，并制定相應的措施。

關鍵詞：磨損；煤粒徑；風速；原因分析；措施

1 前言

循環流化床燃燒技術是目前商業化程度最好的清潔煤燃燒技術之一，由于具有了燃料適應性強、負荷調節范圍大、燃燒穩定、污染排放較低及灰渣易于綜合利用等優點，得到了廣泛應用。隨著環保標準的提高，市場對循環流化床鍋爐的需求將會進一步擴大。國內外已運行的CFB鍋爐實際運行情況表明， CFB鍋爐的磨損是目前鍋爐長周期運行急需解決的問題。文章在分析造成CFB鍋爐磨損的原因，并制定相應的措施。

2 循環流化床鍋爐介紹

循環流化床燃燒技術是目前商業化程度最好的清潔煤燃燒技術之一，由于循環流化床燃燒為低溫動力控制，并可在投燃料的同時加投石灰石CaCO3，達到有效去除煙氣中的SO2與控制NOx有害物質生成的目的。經檢測循環流化床脫硫效率最高的可達95%以上，因此在目前國家嚴峻的環保形勢下，循環流化床鍋爐運行低污染排放的優勢可以得到充分體現。雖然循環流化床鍋爐具有了燃料適應性強、負荷調節范圍大、燃燒穩定、污染排放較低及灰渣易于綜合利用等優點，但是由于鍋爐內固體物料高濃度、高速度、高能量循環和爐內質量、熱量、動量高強度傳遞的燃燒特點，使爐膛內爐管和耐火材料的腐蝕、磨損比較嚴重，長周期高負荷運行易發成爆管事故，影響鍋爐系統安全穩定運行。因此如何解決循環流化床鍋爐受熱面易磨損的問題成為長期困擾循環流化床鍋爐使用單位的一個技術瓶頸問題。

3 爐膛水冷壁易發生磨損的部位

滄州大化兩臺濟南鍋爐廠公司生產的YG-90/3.82-M型循環流化床鍋爐，于2009年起陸續投入運營。鍋爐采用露天布置，由爐膛、2個高溫絕熱旋風分離器、2個回料閥、尾部對流煙道、省煤器、空氣預熱器、2臺冷渣器和布袋除塵器等部分組成。點火方式為床下點火，爐膛內前墻3個給煤口、后墻2個返料口，布風板采用水冷式布風板。

鍋爐運行5年來，先后利用12次機組檢修機會對水冷壁進行檢查，發現兩臺爐水冷壁以下部位均出現較為嚴重的磨損現象：

（1）爐膛內膜式水冷壁對接時焊口錯位，導致水冷壁母管錯口位置磨損，磨損的面積根據錯口的位置有大有小。磨損面主要為平面形，2臺爐每次檢查均出現過多根磨至3.8mm左右；

（2）水冷壁敷設衛燃帶與水冷壁過渡的區域、爐膛角落區域以及一些不規則管壁等，這些不規則管壁包括穿墻管、爐墻開孔處的彎管、管壁上的焊縫等。尤其是靠近角落的水冷壁磨損最為嚴重，磨損區域主要為爐管與未燃帶交界處，爐管根部呈現溝槽形式的磨損。我單位曾經3次因此部位磨損造成爆管事故的發生。

（3）爐膛或返料器內防磨澆注料脫落的部位；

（4）布風板上的風帽。

4 原因分析

磨損是影響循環流化床鍋爐長周期運行的重要因素，在這里只對造成循環流化床鍋爐磨損的直接原因進行分析：

（1）是由于沿水冷壁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，在水冷壁敷設衛燃帶與水冷壁過渡的區域產生渦旋流區，在渦流的帶動下，固體物料對水冷壁管形成沖擊磨損；

（2）是在爐膛水冷壁角落區域由于灰量大于其它部位，因而對此部位水冷壁管產生沖刷；

（3）是由于在初始安裝時爐管或耐磨澆注料施工質量差，部分水冷壁管接口有凸起部位或澆注料幾何形狀不合理造成的磨損加劇；

（4）在煤的粒徑控制上，物料粒度超過設計指標，煤粒徑大使得流化風量增加，風速過高造成爐管磨損加劇；

（5）爐本體的異常漏風、漏灰導致水冷壁磨損；

（6）循環流化床鍋爐存在偏燒現象，或一次風風量過大，造成爐膛內煙氣流速過高，導致水冷壁磨損。

5 降低磨損的措施

（1）加強來煤的管理，嚴格控制入爐煤的煤質和粒度，及時調整碎煤機錘頭間隙，提高煤顆粒的均勻度，減小大顆粒在來煤總量中的比例。

（2）由于循環流化床鍋爐爐膛密項區與稀項區交界處受熱面磨損問題比較嚴重，我單位每次停爐均對未燃帶以上6米水冷壁管進行熱噴涂處理。進行過熱噴涂的水冷壁管噴涂材料為耐高溫抗磨合金，這種材料的硬度遠高于爐管母材的硬度，噴涂后不會影響鍋爐熱負荷，起到保護水冷壁母管的作用。但是這種材料也不是永遠都不磨損，經過幾次測試我單位得出數據，在目前循環流化床運行負荷下，未燃帶以上爐管噴涂0.4-0.6mm鍋爐連續運行7個月后噴涂層基本消失。根據以上數據我單位要求循環流化床鍋爐的運行周期為7個月。同時停爐后對爐膛內膜式水冷壁翅片進行詳細檢查，發現漏點及時修補，對脫落或磨損較嚴重的耐磨澆注料拆除重做，施工過程中嚴格把控施工質量。

（3）對磨損較嚴重中的風帽進行更換，通過空板實驗檢測布風板透風均勻性，避免因流化風量偏造成的磨損加劇。

（4）通過尾部煙道氧含量的參數變化，合理控制一二次風的配比，一二次現場風門的調整要求盡量對稱、一致，避免偏燒造成磨損加劇。在保證床料流化的前提下，避免高的一次風量控制，降低爐膛內流化風速。

（5）控制合適料層差壓和爐膛差壓。料層差壓越高，需要的流化風量增大，爐膛內的流化風速就越高，流化風速高鍋爐水冷壁管的磨損加劇。爐膛差壓偏高，鍋爐爐膛內灰濃度增大，同樣也增加了鍋爐水冷壁管的磨損。

（6）要求操作人員啟停爐的操作嚴格控制升溫或降溫速度，避免因爐膛溫度劇烈波動造成耐火材料出現裂縫或剝落。

6 結束語

循環流化床鍋爐防磨治理是一項全面、長期的管理工作，除了從技術上攻克瓶頸外，同樣完善各種管理制度，避免出現管理盲點也同樣重要。在日常生產中保證各種管理制度的嚴格執行、減少因人為因素對鍋爐運行造成影響。我單位通過對水冷壁防磨綜合治理、運行參數優化調整，循環流化床鍋爐已經實現了長周期安全穩定運行，其中A爐經過此次長周期攻關后，鍋爐運行周期從最初的90天，到現在穩定運行180天以上，達到了循環流化床鍋爐長周期運行6個月的目標。

參考文獻：

[1]循環流化床鍋爐磨損機理及防治[M].中國電力出版社.