淺談生物質燃料循環流化床鍋爐防磨技術

李永新

摘 要：生物質燃料循環流化床鍋爐的應用范圍比較廣，但是其在應用過程中面臨不可避免的磨損問題，影響了生物質燃料循環流化床鍋爐的熱效率及使用壽命。為了提高生物質燃料循環流化床鍋爐的穩定性，需要采用防磨技術。本文將具體探討防磨技術在生物質燃料循環流化床鍋爐的應用，為提高鍋爐使用壽命提供參考。

關鍵詞：生物質燃料；循環流化床鍋爐；防磨技術

引言：隨著環保要求的不斷提高，生物質燃料循環流化床鍋爐以其優越性得到了快速發展，其燃料適應范圍廣、社會效益高，得到了業內的重視。生物質燃料循環流化床鍋爐的應用確實能夠減少污染物排放量，實現可持續發展的目標，但也需要認識到生物質燃料循環流化床鍋爐的不足之處，即磨損問題的嚴峻性。

1生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損概述

1.1磨損原因

對生物質燃料循環流化床鍋爐的工作環境進行分析，發現生物質燃料循環流化床鍋爐處在超高溫的工作環境中，鍋爐燃燒溫度在800攝氏度以上，且溫度變化相對頻繁，很容易加大熱沖擊力。生物質燃料循環流化床鍋爐內部有很多高溫固體物料，其對耐火材料進行沖刷，致使表面材料的磨損率不斷提升，影響了生物質燃料循環流化床鍋爐的實用性[1]。

1.2影響因子

為了把握生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損機理，需要探討生物質燃料循環流化床鍋爐磨損率的影響因子。以磨損速率為例，生物質燃料循環流化床鍋爐很容易受到磨損速率的影響。磨損速率記錄了固體物料濃度、固體物料的運動速度，以及粒子的物理特征等，是一個是較為復雜的函數。在對磨損速率進行解析時，應該從函數角度出發，尋找影響函數的變量。首先，流化速度會對生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損速率產生影響。一般來說，煙氣速度和生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損速率成正比關系，煙氣速度越快，生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損速率越高，磨損程度越嚴重。其次，燃料特征會對生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損速率產生影響。燃料中的灰分摻雜著二氧化硅等元素，其中的二氧化硅的含量越高，對生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損程度越高，因此燃料的灰分特征也和磨損率密切相關[2]。再次，石灰石會對生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損產生影響。生物質燃料循環流化床鍋爐運行所需的床料循環料一般不會發生變化，鍋爐內石灰石的顆粒范圍也比較固定，250微米以下的石灰石顆粒占據主體位置，250微米以下的石灰石顆粒處在內外循環物料粒徑范圍內，能夠置換循環物料中的灰分。前者的硬度相對較大，因此增加石灰石顆粒量可以降低生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損率，減少石灰石顆粒量會增加生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損率。此外，循環倍率也會對生物質燃料循環流化床鍋爐磨損率產生重要影響，循環倍率主要通過截面物料體現出來，截面物料量與循環倍率呈現出正相關的關系，會加速生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損。

2生物質燃料循環流化床鍋爐的防磨技術

2.1燃燒室防磨技術

對生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損區間進行分析，發現生物質燃料循環流化床鍋爐在固定物料濃度較高的受熱面會出現大面積磨損情況，主要包括以下四個部分：第一，生物質燃料循環流化床鍋爐的燃燒室。第二，生物質燃料循環流化床鍋爐內屏式受熱面底部及爐膛出口兩側。第三，生物質燃料循環流化床鍋爐的旋風分離器。第四，生物質燃料循環流化床鍋爐的回料閥門[3]。為了降低生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損率，可以在分別區域進行防磨設計，采用必要的防磨技術。以燃燒室的防磨技術為例，燃燒室下部的物料濃度很高，因此這一部位很容易出現磨損問題，影響了生物質燃料循環流化床鍋爐的使用壽命。在燃燒室的下部密相區，應該鋪上多層防磨材料構成的防磨梁，對防磨材料進行固定，避免材料移動導致防磨功能失效。如果燃燒室內已經有水冷屏裝置，氣固兩相流流場向上延伸有受熱面屏，那么受熱面屏會受到氣固兩相流的沖擊，也會出現磨損問題，加快生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損速度。如果在穿墻位置，氣固兩相流繞流回流，也會產生磨損問題，因此氣固兩相流向上運動的位置、在氣固兩相流繞流回流的位置，都應該鋪上一層防磨材料，延長生物質燃料循環流化床鍋爐的使用年限。

2.2旋風分離器防磨技術

在生物質燃料循環流化床鍋爐內部有平面和圓弧面，對于一些大面積區域可以鋪設防磨磚，如耐磨磚、保溫磚等等。在鋪設耐磨磚的過程中，應該對耐磨磚進行分層，并對耐磨磚進行加固[4]。加固過程中可以應用拉鉤，將拉鉤焊接在分離器上。耐磨轉的下方應該鋪設保溫磚，且二者之間應該由灰漿縫隙，為2毫米左右。在高溫環境中，磚體可能會出現膨脹情況，因此需要留出膨脹縫，避免耐磨磚、保溫磚出現裂縫情況。除了應用耐磨磚和保溫磚之外，還可以應用耐磨磚和保溫澆注料。耐磨磚和保溫澆注料的組合方式比較復雜，如果生物質燃料循環流化床鍋爐旋風分離器為鋼殼形狀，則可以采用耐磨磚和保溫澆注料。耐磨磚之間需要留出灰漿縫隙，灰漿縫隙仍然為2毫米左右，此外間隔還要有膨脹縫。最后，還可以采用耐磨澆注料和保溫澆注料，如果生物質燃料循環流化床鍋爐的分離器內襯比較復雜，那么可以應用上述組合方式。耐磨澆注料和保溫澆注料的常用組合方式為“Y”型結構，在抓釘的上方應該涂抹瀝青，避免熱脹冷縮導致防磨功能被削弱，在耐磨澆注料中還可以添加不銹鋼纖維，增強澆注料的耐磨效果。

2.3非金屬防磨技術要求

在應用防磨技術的過程中，還應該遵循既定的技術要求，否則防磨技術效果將會變差，生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損率將無法下降。具體的技術要求如下：第一，需要優化耐磨耐火材料。對生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損進行分析，發現耐磨材料被破壞，會影響生物質燃料循環流化床鍋爐的磨損率。在裂縫過大的情況下，耐磨耐火材料很容易出現剝落破損的問題，因此應該增強耐磨耐火材料的物理性能，加大耐磨耐火材料的抗壓程度、抗折強度等[5]。第二，需要對澆注料進行維護保養。在澆注料中增加鋼纖維之后，還應該控制抓釘之間的距離。如果施工難度較大，則應該對澆注料進行維護保養，定期在澆注料中增加不銹鋼纖維。第三，需要采用拉鉤轉結構。分層拉鉤轉能夠對耐火耐磨磚進行固定，避免耐火耐磨磚在高溫環境中出現脫落等情況。第四，需要設置膨脹縫。無論是應用耐磨耐火磚，還是應用耐磨耐火澆注料，都需要設置膨脹縫，避免因熱脹冷縮而發生脫落情況。膨脹縫中需要增加一些耐火纖維，膨脹空間需要得到保證。

此外，在對鍋爐防磨問題解決過程中，還要注重對鍋爐運行中的磨損問題進行把握。在這一過程中，主要涉及到了沖蝕磨損。沖蝕磨損主要涉及到了沖刷磨損和撞擊磨損。在對運行磨損問題解決是，要注重對運行參數的調整，以及從燃料特性入手，選擇物料密度小、粒度小、硬度小的燃料，從而降低磨損速率，以有效降低鍋爐磨損。

結論：綜上所述，為了提升生物質燃料循環流化床鍋爐的可用率，需要采用高效的防磨技術，應用優質的耐磨材料。通過對耐磨材料的有效應用，使鍋爐的防磨性能水平得到更好地提升，以提升鍋爐的使用壽命。此外，要注重對防磨技術進行創新，加強新技術手段地應用，從而使鍋爐性能水平更好地滿足實際需要。

參考文獻：

[1]馬務，盛昌棟.基于循環流化床氣化的間接耦合生物質發電技術應用現狀[J/OL].熱力發電，2019（04）：1-7.

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[3]高洪培，王鵬利，黨黎軍，孫獻斌，徐正泉，王智微，張敏，王海濤，江建忠，張康道，蔣敏華.大型循環流化床鍋爐燃料及脫硫劑燃燒試驗[J].熱力發電，2004（11）：1-3+78.

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