循環流化床鍋爐的磨損及預防

摘要：在循環流化床鍋爐的運行中，燃料、燃料灰、石灰石以及反應產物的固體床料，在爐膛——分離器——返料器——爐膛這一封閉循環回路里處于不停的高溫循環流動中，在循環回路的相應部位會產生一定的磨損。磨損嚴重時不僅影響鍋爐的安全運行，因此調查分析循環流化床鍋爐的磨損原因，并針對磨損現狀采取必要的措施，對安全生產、提高機組運行效率、發揮循環流化床鍋爐的優點等都有重要的現實意義。

關鍵詞： 循環流化床鍋爐 磨損原因 預防措施

循環流化床鍋爐技術是近年來在國際上發展起來的新一代高效、低污染清潔燃燒技術，其主要特點在于燃料及脫硫劑經多次循環，反復地進行低溫燃燒和脫硫反應，爐內湍流運動強烈，不但可以90%的脫硫效率和與煤粉爐相近的燃燒效率，而且具有燃料適應性廣、負荷調節性能好、灰渣易于綜合利用等優點，因此在國際上得到迅速的商業推廣。隨著如今全球的環保意識的增強，循環流化床鍋爐技術將會得到空前的發展。

循環流化床鍋爐與傳統的煤粉爐不同，爐內床料在煙氣攜帶下沿爐膛上升，經爐膛上部出口進入分離器，在分離器中進行氣、固兩相分離，被分離后的煙氣經分離器上部出口，進入鍋爐尾部煙道，被分離出來的固體粒子，經返料器再返回爐膛下部。在循環流化床鍋爐的運行中，燃料在爐內以850-950℃進行高效率燃燒及脫硫反應。除床料在這一回路中作外循環流動外，在重力作用下，床料在爐膛內不斷地進行進行內循環流動。因此，在循環回路的相應部位會產生一定的磨損。磨損嚴重時不僅影響鍋爐的安全運行，還可能限制循環流化床鍋爐優點的發揮，磨損使鍋爐的運行維護費用增加，機組利用率降低，給企業生產帶來損失。因此調查分析循環流化床鍋爐的磨損原因，并針對磨損現狀采取必要的措施，對安全生產、提高機組運行效率、發揮循環流化床鍋爐的優點等都有重要的現實意義。筆者主要對磨損現狀、機理、影響磨損的因素及主要防磨措施加以論述。

一、循環流化床鍋爐的磨損與原因分析

在循環流化床鍋爐中，受熱面、金屬部件和耐火材料的磨損主要表現為沖蝕磨損。沖蝕磨損是指流體或固體顆粒以一定的速度和角度對材料表面進行沖擊所造成的磨損。沖蝕磨損包括沖刷磨損和撞擊磨損，沖刷磨損，顆粒與固體表面的沖擊角較小，接近平行；而撞擊磨損顆粒相對于固體表面的沖擊角較大，接近于垂直。

運行的理論和經驗使我們知道，當物料流動方向與受熱面管束表面方向一致且管束表面比較光滑時，磨損速率小且比較穩定；相反管束比較粗糙時，磨損速率就大。物料流動方向與管束表面夾角增大，磨損速率也相應增加。當物料密度大、粒度大、硬度大時，磨損速率也大。管束表面處于高溫下，其硬度較大，耐磨性較好磨損速率也小。

二、影響磨損的主要因素分析

影響循環流化床鍋爐受熱面磨損的因素很多，主要有燃料特性、床料特性、物料循環方式、運行參數、受熱面結構與布置方式等。

1、燃料特性的影響

眾所周知，循環流化床鍋爐優點之一是燃料適應性廣，因此不同燃料特性與受熱面、耐火材料的磨損密切相關。目前還沒有根據燃料特性來預測受熱面磨損特性的成熟方法，可行的方法就是將所用燃料在循環流化床燃燒試驗臺上進行受熱面磨損試驗，以確定該燃料對受熱面的影響程度，從而為循環流化床鍋爐的設計和生產運行提供參考依據。在生產實踐中還應即使觀察各部位的磨損情況，進行預測、修補，合理制定大修周期。

2、床料特性的影響

（1）床料粒徑的影響

床料粒徑、濃度與磨損能力有密切關系，也直接關系到受熱面磨損狀況，當床料直徑很小時，受熱面所受的沖蝕磨損很小。循環流化床鍋爐的床料由不同的顆粒所組成，經試驗表明在相同顆粒濃度下，顆粒直徑越大單位體積內的顆粒數量就越少，金屬壁面的磨損速率由床料分布中重量百分比最大部分床料的粒徑決定。一般的煤的入爐粒度設計要求為0～10mm，50%切割粒徑d50=2mm.石灰石粒度要求0～1mm，50%的切割粒徑d50=0.3。

（2）顆粒形狀的影響

通常認為，帶有棱角的顆粒比近似球形的顆粒更帶有磨損性，所以隨著顆粒球形度增加磨損量減小。

（3）床料的硬度的影響

對于循環流化床鍋爐，必須注意的是床料在爐內停留一段時間后其表面會生成一層膜，其硬度要比新鮮床料硬度高得多，因此在循環流化床鍋爐中，受熱面的磨損將主要取決于床料表面膜層的硬度。還有就是床料成分不同硬度不同，所帶來的磨損也就不同。

三、防磨的主要技術措施

1、選擇合適的防磨材料

防磨材料主要指選擇適合于流化床鍋爐使用的防磨材料，例如金屬和非金屬材料、耐火內襯材料及金屬表面進行噴涂處理的材料等，其中耐火內襯材料是最主要的防磨材料。

一般遵循以下通用的原則：既要成本低，又要滿足鍋爐以下的要求；其次對會產生嚴重后果、易出故障的部位則應當使用余量足夠的材料。

2、對材料工作表面進行特殊處理

金屬表面處理技術包括熱噴涂、熱處理、電鍍等。耐火內襯材料進行噴涂。

3、運行防磨

循環流化床鍋爐燃料顆粒組分是影響其運行穩定的關鍵因素之一，對床層分布、燃燒效率、爐內溫度、返料量、煙氣粒子濃度等都有交互影響，進而對整個鍋爐系統的各受熱面及內襯材料的磨損產生影響。

如果運行顆粒組分中粗顆粒較多，燃燒室密相區燃燒份額過大，床溫高易結焦，為了防止結焦，通常采用大風量運行，這樣會引起煙氣量、煙溫的變化、飛灰濃度大、煙氣流速增大，加速受熱面的磨損。

因此，在運行中應首先控制好床料及煤粒的篩分比。調整好風量，降低煙氣流速，降低煙氣粒子濃度和粒子直徑，以減少磨損。隨著科學技術的進步循環流化床鍋爐技術必將逐步的完善，以更好的完成為人民服務的任務。

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