循環流化床鍋爐承壓部件磨損原因及應對措施

劉新泉

（山東華聚能源公司東灘礦電廠，山東 鄒城 273512）

循環流化床鍋爐優點在于燃料適應性廣、環保性能好、調峰能力強，不但可以燃燒精煤等優質煤種，還可燃燒煤矸石等低熱量低質燃料。由于其循環機理，循環流化床鍋爐燃燒劣質燃料對鍋爐承壓部件損壞最嚴重。以下將根據多年的實踐經驗，對循環流化床鍋爐承壓元件磨損原因及處理措施進行探討。

1 運行中的磨損機理

1.1 物料運動速度的影響

循環流化床鍋爐燃燒循環采用低溫燃燒模式，燃燒效率高，主要由多個循環和爐膛數千個小循環來實現。爐子可沿高度方向切成若干截面，由于高度不同，在所有加熱介質的橫截面濃度和加熱介質材料直徑不一致的情況下，可以得出結論：材料濃度和材料顆粒直徑和爐膛高度相反。雖然風罩出風口風速高，但在滿載甚至更高時，風速可達35～45m/s。剛進入爐膛的工作物料0～13mm，一定程度的原煤立即流化，并在爐內運動。

經過分析，我們可以看到物質粒子的任何向上運動，無論其直徑和力量，必須首先在三個方向研究：粒子本身的重力和粒子上的煙霧向上運動驅動力和粒子和粒子在摩擦的過程中。當顆粒本身的重力和顆粒的摩擦之和大于煙氣流的向上運動時，顆粒將會下落或漂向較小的外圍。從中心向周邊漂移的粒子在自重作用下沿著水冷管的外表面滑動，并且在滑動過程中材料被磨損。理論研究和實驗室測試表明，管材的磨損量主要取決于材料的濃度、材料的硬度、材料的粒度、爐內壓力、材料的運動等因素，但與煤的可磨性系數呈負相關。

1.2 燃煤的影響力

爐膛任何部分的高度、材料尺寸和材料濃度單位體積是不相等的。以任意截面為例，當物料顆粒的重力和摩擦力的總和大于或等于煙氣的向上推力時，顆粒會下降或停止向上運動。因此，爐沿高度的材料越來越少。濃度越高，重力加速度越大，滑動速度越低。材料直徑越小，爐壓越低。

根據目前鍋爐廠高溫，高壓或亞高溫循環流化床鍋爐的設計制造，采用高壓分離外環高溫分離循環設計。新爐內煤量為5%～8%，可能有更多的煤矸石進入低位熱值，規模較大，那么煤炭尾料多，無論如何，超過90%的尾數原材料是回收材料，原煤灰分已經枯竭。在整個爐子的燃燒過程中，它進入燃煤釋放自身的熱量。首先，建立燃燒區溫度場的密度，然后，將其轉移到爐內的循環材料中。最后，循環物質將熱量傳遞給水冷壁，受熱表面與物質空間溫度一致。較大的燃料顆粒在致密區爆炸燃燒，產生許多小顆粒。原煤中的較小顆粒在循環中燃燒，使得原始顆粒變小或完全變細。經過幾次循環后，在大氣中，物料中的較大顆粒繼續參與流化循環。

因此，使用一些高熱值煤，形成較好的煤灰，尺寸更均勻，分級比較合適，煤的可磨性系數較大，廢石成分較少，循環流量，爐流量接近設計值。相反，灰燼通常較差，可磨性系數越小，脈石越多，顆粒越大，分數比也不合適。

對應于受熱面，經常因磨損，嚴重磨損，導致爆管泄漏。為了適當調整燃煤運行質量，鍋爐安全經濟運行至關重要。盡管循環流化床鍋爐具有燃燒劣質煤的特點，但一些揮發性成分常常燃燒，煤灰較好，廢石量不大，粒度較適宜，可磨性系數較大，煙煤磨損可以放慢速度，事故率會下降很多。

2 循環流化床鍋爐受壓部位磨損的原因

在循環流化床鍋爐長期使用中，鍋爐部件必然受到不同程度的磨損。經過多次實踐，可以得出循環流化床鍋爐最脆弱的部位是尾水管、尾蓋、雙面水冷壁和水冷壁后的水冷壁。具體表現如下。

2.1 鍋爐管風面磨損的原因

在循環流化床鍋爐的運行中，由于鍋爐煙氣過多流量，施工人員按照正常施工工藝沒有穿上防護罩，煙氣入口是第一排掛管道。迎風面容易成長方形，甚至出現單管爆裂現象。因此，在實際操作中，工作人員應檢查耐磨板等鍋爐部件，確保耐磨板每次關閉時不脫落。

2.2 底部耐磨板的磨損原因

在工廠循環流化床鍋爐的制造、運輸、儲存和運行過程中，耐磨板的磨損，使耐磨板在凹槽內進入上部凹槽，灰渣流下直徑60mm的沖擊底部的耐磨板加劇磨損。在實際工作生產中，工作人員為了防止底板的磨損，磨損板可以用不銹鋼板代替，耐磨材料沿磨損板的邊緣間隙預留3mm。在實際運行中，耐磨板區域的水冷管壁存在明顯的磨損跡象。其原因可能是耐磨材料的上邊緣是由于下落的灰塵流動的渦流。如何解決這種情況下的磨損，目前還沒有有效的方法。

2.3 上層鍋爐雙面防水墻的磨損原因

在循環流化床鍋爐的實際運行中，上部雙壁水冷壁也會出現鍋爐磨損狀態。主要原因是雙壁水冷壁出現在后壁的右側和前壁的上側不同程度地脫落，導致平臺表面不平，燃料顆粒掉落，挖水墻和減縮管爆炸。高壓水射流穿過墻壁，而靠近水墻中心的混凝土墻和水泥墻右側的雙面墻被侵蝕，管道嚴重磨損。因此，必須從鍋爐頂部取下鑄造材料，更換水管壁，然后倒入。

3 循環流化床鍋爐受壓部位磨損的措施

循環流化床鍋爐與普通煤粉鍋爐相比，既有鍋爐的磨損現象，原因和程度也有很大的不同，鍋爐在日常使用和運行周期中，要采取必要的措施減少磨損部位的壓力。

3.1 在循環流化鍋爐日常運行中需要注意的問題

（1）適當控制風量。循環流化床鍋爐的工作原理是將流化的小顆粒流體，然后送到爐內加熱，高溫物料懸浮燃燒，氣流的大小直接影響到循環流化床鍋爐的正常運行。鍋爐空氣流量的實際運行稍高于流化空氣流量的最小量即可。

（2）嚴格要求人員消除殘酷的啟動，防止鍋爐運行不正常。在循環流化鍋爐的實際運行中，部分員工安全意識和鍋爐維護意識不夠。頻繁的壓力，強制冷卻等異常操作往往危及鍋爐的安全運行。具體表現在以下兩個方面。一是鍋爐故障，由于急于維修，所以工作人員會迫使鍋爐通風冷卻，因為鍋爐部件膨脹系數不一樣，溫度不一致，所以強制通風；二是鍋爐啟動時，由于快速點火的鍋爐工人過早地進入燃油鍋爐，造成燃油爆燃和湍流燃燒。爐內溫度急劇上升一段時間，形成強烈的熱沖擊波，鍋爐部件迅速膨脹，容易造成金屬焊縫被撕裂，鍋爐壁開裂。因此，循環流化床鍋爐快速加熱和加壓，鍋爐各部分膨脹不到位，導致鍋爐運行工況不穩，需及時調整。

4 結語

目前，循環流化床燃燒技術是目前我國潔凈煤技術發展的重點和主要形式。在實際運行中減少不定期停電次數和鍋爐受熱面的抗磨，使循環流化床鍋爐正常、安全、穩定運行意義重大。 因此，在實際生產中，要遵循鍋爐使用壽命周期理論，采用科學合理的措施和手段對循環流化床鍋爐受壓部位的磨損進行處理，確保循環流化床鍋爐的安全穩定 。

[1]趙凌俊.循環流化床鍋爐承壓部件防磨措施[J].華電技術，2010，（21）.

[2]姬新峰.循環流化床鍋爐承壓部件磨損原因分析及預防[J].機械與電子，2010，（32）.

[3]廖祥國.循環流化床鍋爐承壓部件磨損原因及應對措施[J].中國高新技術企業，2012，（4）.