循环流化床锅炉防磨技术的探讨

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1、循环流化床锅炉防磨技术的探讨赫向辉神华国华（北京）电力研究院有限公司北京市开阳路1号1000695摘要：本文介绍了循环流化床锅炉的磨损机理，结合目前的防磨技术，对如何提高循环流化床锅炉的耐磨性能进行了探讨。关键词：循环流化床锅炉让管防磨梁防磨槽1．引言作为清洁燃烧方式之一，循环流化床锅炉以其燃料适应性广、环保特性好、负荷调节范围广、灰渣综合利用等优越性而得到电力行业认可。但循环流化床锅炉的防磨防漏一直是运行和检修的重中之重，特别是炉膛内受热面的防磨措施尤为重要。据统计，磨损造成循环流化床锅炉停炉的事故率是45～50%，因此如何有效解决其磨损问题是循环流化床锅

2、炉发展的重要研究课题。2．磨损机理在工程实际应用中，由于机械作用、间或伴有化学或电的作用，物体工作表面材料在相对运动中不断发生损耗、转移或产生残余变形的现象称为磨损。按磨损机理不同，可把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损和微震磨损等。在循环流化床锅炉中，炉内受热面的磨损主要表现为冲蚀磨损。冲蚀磨损是指流体或固体颗粒以一定的速度和角度对材料表面进行冲击造成的磨损。冲蚀磨损有两种基本类型：一种为冲刷磨损，另一种为撞击磨损，这两种磨损的冲蚀表面流失过程的微观形貌是不完全相同的。冲刷磨损是颗粒相对固体表面冲击角较小，甚至接近平行。颗粒垂直于固体

3、表面的分速度使它楔入被冲击物体，而颗粒与固体表面相切的分速度使它沿物体表面滑动，两个分速度合成的效果起刨削作用。如果被冲击的物体经不起这种作用，即被切削掉一小块，如此经过大量，反复的作用，固体表面将产生磨损。撞击磨损是指颗粒相对于固体表面冲击角较大，或接近垂直时，以一定的运动速度撞击固体表面使其产生微小的塑性变形或显微裂纹，在长期、大量的颗粒反复撞击下，逐渐使塑性变形层整片脱落而形成的磨损。一般在循环流化床锅炉炉内受热面的磨损中，床料颗粒与金属件和耐火材料的冲击角度在0～90°之间，因此循环流化床锅炉炉内水冷壁的磨损是上述两类磨损基本类型的综合结果。影响循环

4、流化床锅炉磨损的因素很多，主要有燃料灰特性（灰粒特性、灰成分特性）、床料特性、部件或局部的结构特点、物料循环方式、运行参数、受热面的特性等。降低炉内受热面磨损速率的根本方法是降低贴壁流的颗粒浓度及速度。从目前电厂的运行情况看，循环流化床锅炉主要磨损区域包括：⑴炉膛四周水冷壁（包括密相区耐磨耐火层、密相区与水冷壁管交界处、炉膛四角区域、炉膛出口烟窗区域、炉膛中部管壁、屏穿墙区域及不规则区域）；⑵炉膛内水冷屏、过热屏、再热屏下端；⑶水冷布风板及风帽；⑷炉顶受热面；⑸旋风分离器及其进出口烟道内表面，立管及返料装置内表面；⑹尾部对流烟道。⑺外置床换热管3．主要防磨技

5、术5通过磨损机理可以看出，除炉膛四周水冷壁外，其它磨损均可通过设计优化加以避免，例如适当控制入炉煤粒度，控制风量降低受热面磨损，合理砌筑耐磨材料，优化受热面布置等。而炉膛四周水冷壁表面磨损是CFB锅炉最难以克服的障碍。炉内水冷壁的磨损可以根据磨损的部位不同分为两种形式，一种叫做局部磨损，或称“点”磨损，另一种叫做区域性磨损，或称“面”磨损。对于局部磨损，主要与结构有关。容易产生局部磨损的部位有①耐磨浇注料的结尾处（或防磨片的结尾处）的磨损；②弯曲变形后的管屏；③受热面穿墙管；④受热面弯管；⑤受热面开孔的地方；⑥不规则的水冷壁鳍片焊缝、焊瘤等施工遗留下的痕迹；

6、⑦管卡受热膨胀松动造成管间或管子与管卡磨损。其中前五项在设计阶段就已考虑了防磨措施，对于浇注料上部的水冷壁早期采取的防磨措施为加装防磨护瓦和设置软着陆平台，由于防磨护瓦及软着陆平台上部的水冷壁管磨损仍然很严重，现该技术已很少采用，目前普遍采用的技术为让管技术。其中，弯曲变形后的管屏磨损主要是由于管屏膨胀受阻造成变形，在变形的弓形部位磨损加剧，锅炉厂在设计时需考虑管屏膨胀变形问题，如果发生了管屏变形严重的现象，则应从管屏膨胀、支吊以及集箱连接管道等设计方面考察分析，进而找出合理的解决方案，另外，已严重变形的部位采用少量更换的方式解决。第六项属于施工阶段造成的磨

7、损隐患，需要在施工完毕后仔细检查并消除。第七项，应做到重点部位定期进行监督检查。采用先进的结构设计解决了局部磨损以后，循环流化床锅炉炉内水冷壁还存在由于其自身的流体动力场特性造成的区域性磨损，即“面”磨损，像炉膛出口转向处水冷壁的迎风面、给煤这一侧的侧墙等。解决区域性磨损的方法主要有两种方式，一种是采用受热面表面处理技术，即采用电、热或等离子喷涂技术在受热面表面喷涂一层高硬度的材料，该方法为被动防磨技术；另一种是采用主动多阶式防磨梁防磨技术，该技术从主动降低贴壁流的灰浓度与速度着手，从根本上控制导致磨损产生的因素，该方法为主动防磨技术。目前主要的防磨技术如以

8、下所述。3.1金属护瓦技术早期的循环流化床锅炉的水冷