火電廠循環(huán)流化床鍋爐磨損問題及預(yù)防措施

趙國泰

摘要：循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是一項(xiàng)燃料適應(yīng)性廣、污染低、效率高的燃燒技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在火電廠中。但受多種因素影響，容易發(fā)生一些故障，給火電廠正常生產(chǎn)帶來不良影響，因此，注重對循環(huán)流化床鍋爐故障的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章對于循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中的磨損原因進(jìn)行了分析，并且提出了防磨的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：火電廠；循環(huán)流化床鍋爐；磨損問題；預(yù)防措施

火電廠循環(huán)流化床鍋爐包括很多子系統(tǒng)及構(gòu)件，運(yùn)行期間所受的影響因素較多，難免出現(xiàn)故障，這就要求技術(shù)人員明確常見故障及故障發(fā)生原因，在實(shí)際生產(chǎn)中積極采取針對性措施并加以預(yù)防，確保鍋爐的正常運(yùn)行，為火電廠的長遠(yuǎn)發(fā)展鋪平道路。

1流化床鍋爐概述

流化床鍋爐技術(shù)作為一種先進(jìn)的清潔煤燃燒技術(shù)，因其特有的優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。其主要優(yōu)點(diǎn)有：可以進(jìn)行低溫燃燒，保證了燃燒的穩(wěn)定性；脫硫效率高，煙氣中NOx的排放濃度低，有利于環(huán)境保護(hù)；燃燒強(qiáng)度大，保證了生產(chǎn)的高效性；燃料適應(yīng)性廣，特別適合中、低硫煤。循環(huán)流化床鍋爐采用介于煤粉爐懸浮燃燒和鏈條爐固定燃燒之間的流態(tài)化燃燒方式，即通常所講的半懸浮燃燒方式。爐內(nèi)進(jìn)行的是一種流態(tài)化反應(yīng)，即高速運(yùn)動的煙氣與其所攜帶的固體顆粒密切接觸，并有大量顆粒返混的過程；爐外，絕大部分高溫的固體顆粒被捕集并送回至爐內(nèi)再次燃燒，如此反復(fù)循環(huán)。這種燃燒特性導(dǎo)致爐內(nèi)磨損十分嚴(yán)重，影響鍋爐正常使用，甚至?xí)?dǎo)致生產(chǎn)事故。所以，磨損問題是循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展的重要研究課題。

2循環(huán)流化床鍋爐主要的磨損部件

2.1布風(fēng)裝置的磨損

布風(fēng)裝置的磨損主要是風(fēng)帽的磨損。風(fēng)帽的磨損有兩種，一是風(fēng)帽外部的磨損。這是氣流攜帶物料直接沖刷風(fēng)帽外殼的結(jié)果。風(fēng)帽外部磨損最嚴(yán)重的區(qū)域發(fā)生在排渣口和回料口附近。二是風(fēng)帽小孔擴(kuò)大。一次風(fēng)攜帶著細(xì)小的塵粒通過孔徑有限的風(fēng)帽小孔時產(chǎn)生很高的流速，對小孔表面產(chǎn)生沖刷。風(fēng)帽小孔的擴(kuò)大將改變布風(fēng)特性，同時床料會漏進(jìn)風(fēng)室。

2.2循環(huán)流化床鍋爐受熱面的磨損

循環(huán)流化床鍋爐受熱面的磨損主要集中在爐膛角落區(qū)域磨損、燃燒室管壁的磨損、尾部受熱面磨損等、爐頂受熱面磨損。過熱器管屏、爐膛內(nèi)屏式過熱器的磨損機(jī)理與循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)水冷壁管的磨損機(jī)理相似，由鍋爐內(nèi)部受熱面的具體結(jié)構(gòu)和固體物料的流動特性來決定。

2.3循環(huán)流化床鍋爐煙道受熱面的磨損

循環(huán)流化床鍋爐煙道尾部的對流受熱面經(jīng)常磨損部位包括爐膛出口到分離器進(jìn)口煙道受熱面，還有省煤器及空氣預(yù)熱器兩端部分。鍋爐對流煙道受熱面的磨損一般發(fā)生在省煤器兩端和空氣預(yù)熱器進(jìn)口處，通常由于受熱面材料質(zhì)量不好，同時設(shè)計上存在一定的問題，安裝上也有一定的誤差造成了受熱面的磨損嚴(yán)重。

2.4循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管的磨損

水冷管磨損主要受煙氣高通量、高顆粒濃度、高速度影響，沖擊鍋爐耐火材料及受熱面，給鍋爐部件造成較大磨損。同時，爐內(nèi)溫度的循環(huán)變化，使?fàn)t內(nèi)耐火構(gòu)件面臨熱沖擊，導(dǎo)致鍋爐磨損加劇。另外，未嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝及檢修操作，會增加磨損嚴(yán)重程度。

3循環(huán)流化床鍋爐磨損的原因

3.1顆粒尺寸、形狀以及硬度的影響

隨著顆粒尺寸的增大，磨損量會隨之增大，在鍋爐磨損過程中起主要作用的是飛灰中那些尺寸較大的顆粒；燃料顆粒表面越光滑，磨損程度越輕。與被磨材料相比，當(dāng)顆粒硬度很低時，磨損率通常會十分低；當(dāng)顆粒硬度接近或高于被磨材料時，磨損率會迅速增加。

3.2煙氣流速

煙氣流速是影響鍋爐內(nèi)壁磨損的主要因素，試驗(yàn)證明磨損量與固體粒子速度的n次方成正比，N值大致在3～4之間。

3.3供料量多少的影響

隨著供料量的增加，顆粒濃度也會增大。沖擊管壁的磨損在其他條件相同的情況下，會隨著顆粒濃度的增大而加重磨損。

3.4鍋爐安裝及質(zhì)量檢修

鍋爐的安裝質(zhì)量直接影響到后期的運(yùn)行效率，如果在安裝的過程中質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，那么在后期運(yùn)行中，會造成顆粒的外漏，加劇了鍋爐的磨損。同時安裝質(zhì)量以及檢修不合格，對于鍋爐的后期運(yùn)行都會留下安全隱患。

4循環(huán)流化床鍋爐的防磨措施

4.1選擇合適的流化床防磨材料

首先，低碳鋼和合金鋼用于氧化性氣氛下的傳熱耐壓件和其他結(jié)構(gòu)件；其次，在鍋爐材料選擇的過程中，應(yīng)偏重于高度耐高溫復(fù)合耐火材料的選用。？在對耐火材料性能進(jìn)行分析時，可以從以下四方面進(jìn)行：第一，分析耐火材料敷設(shè)和鍋爐性能的相關(guān)影響；第二，鍋爐的系統(tǒng)熱點(diǎn)和整體性能；第三，敷設(shè)耐火材料的目的和功能；第四，耐火材料敷設(shè)點(diǎn)的工作環(huán)境。

4.2布風(fēng)裝置的防磨措施

布風(fēng)裝置的防磨主要是風(fēng)帽的防磨。因?yàn)榭臻g的限制，對目前的鍋爐通過加大風(fēng)帽之間的距離來防磨有很大難度，通常是通過一系列的簡易措施，包括選用一些耐高溫耐磨損鋼并且加大風(fēng)帽壁的厚度、保證最佳的安裝角度以及盡量使鍋爐在適宜的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。做成一體的風(fēng)帽便于安裝，并且可以保證風(fēng)帽與下部接觸部位的良好固定，所以應(yīng)該考慮多采用一體式的風(fēng)帽。因?yàn)樵趩拥倪^程中，萬一遇到點(diǎn)火時間比較長的情況，會使風(fēng)室溫度過高，導(dǎo)致風(fēng)帽材料里面的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，易造成風(fēng)帽的磨損。

4.3？爐內(nèi)受熱面的防磨

循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)受熱面的磨損程度，對鍋爐運(yùn)行過程中整體熱效率具有直接的影響。因此為了有效的保證鍋爐的整體熱效率，則需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計中做好鍋爐內(nèi)部受熱面的設(shè)計，加強(qiáng)爐內(nèi)受熱面的防磨性能，這就需要做到內(nèi)部設(shè)計的合理性，同時保證燃料在爐內(nèi)燃燒時處于低溫燃燒狀態(tài)，這樣所產(chǎn)生的飛灰本身會比較軟，不會對爐內(nèi)產(chǎn)生磨損，同時還要在設(shè)計時做到灰粒流動方向與膜式水冷壁布置處于相同的方向，這樣就在最大限度內(nèi)減少了撞擊的可能性，從而有效的降低了磨損的發(fā)生。

4.4尾部煙道的防磨

我們采用的主要的防磨措施有：（1）在設(shè)計時，尾部選用合理的煙氣流速，減弱煙氣對管排的沖刷；（2）保證尾部煙道的密封，避免漏風(fēng)處冷空氣和煙氣對管子造成沖擊，尤其在管子穿墻的地方這種防磨措施尤為重要；（3）在尾部煙道中過熱器和省煤器管排的迎風(fēng)面管子和管子彎管處加防磨護(hù)瓦，可有效防止管子的磨損，切降低選用高強(qiáng)度材料的成本問題；（4）在空預(yù)器入口處加裝防磨套管，可減少煙氣對空預(yù)器管箱的沖刷，降低空氣的磨損。

4.5水冷壁管的防磨損措施

可以在澆注料上方一米處采用金屬噴涂。首先對水冷壁管包括基面進(jìn)行表面磨光的處理，使用稀有金屬（Al、Cr、Mo、Ni等）按著一定配比碾磨成粉末，使用高溫氣槍噴將粉末噴涂到已做好拋光處理的水冷壁管表面上。采用這種技術(shù)在操作上簡單方便，但是保持時間短，通常只有一年左右的時間。還有一種較為持久的方式，就是將該處的水冷壁管替換成耐磨的鐵鋁瓷包敷管，該項(xiàng)技術(shù)是將鍋爐管和防磨瓦有機(jī)的結(jié)合，外側(cè)十分耐磨，內(nèi)側(cè)承壓效果好，同時有效的解決了應(yīng)力集中，臺階過于突出，同時局部阻力大和焊接難度大等疑難問題。

4.6過熱器管磨損解決方法

可以在循環(huán)流化床鍋爐的過熱器上加裝一道防磨瓦進(jìn)行防護(hù)。但為了保險，在過熱器下部也增設(shè)了防磨護(hù)瓦。同時，每次停爐都也要認(rèn)真的檢查管排，保證管子按照一定的順序排列。這樣可以有效的防止煙氣走廊的形成，采用幾根水平的不銹鋼鐵板插在管排的中間并固定，并在磨損嚴(yán)重的前3排管子上加焊護(hù)瓦，采用這樣的被動防磨辦法，就可以有效地減少磨損程度。

5結(jié)語

在循環(huán)流化床鍋爐正常運(yùn)行的過程中，加強(qiáng)鍋爐的防磨措施，不僅能提高鍋爐的熱效率，還能在原有的基礎(chǔ)上延長鍋爐的使用壽命，在節(jié)省成本投入的同時，還保障了鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]靳志宏，淺析流化床鍋爐運(yùn)行調(diào)整與磨損的關(guān)系[J]，科技信息，2007（27）.