循环流化床锅炉的磨损及防磨措施

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1、8循环流化床锅炉的磨损及防磨措施8.1概述磨损是由于机械作用，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损耗、转移或发生残余变形的现象。按磨损机理不同，可分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损、气蚀或冲蚀磨损等。在循环流化床锅炉中，部件的磨损主要表现为冲蚀磨损。冲蚀磨损：是指当流体或固体颗粒以一定的速度或角度对材料表面进行冲击所造成的磨损。有两种基本类型：冲刷磨损和撞击磨损。冲刷磨损，颗粒与固体表面的冲击角较小，甚至接近平行，颗粒滑过固体表面时起到一种刨削作用，固体表面的磨损速率较均匀。撞击磨损，颗粒相当于固体表面的冲击角较大，或接近于垂直，使固体表面出

2、现塑性变形或显微裂纹，经过颗粒反复撞击，变形层脱落导致磨损量突升，且磨损速率有随时间增长而增长的趋势。通常认为，磨损问题与床内固体物料浓度、速度、颗粒特性及炉膛的几何形状有关。如循环流化床的水冷壁与耐火材料分界处形成的凸台，受到的冲击力最大，该处的磨损是十分严重的。常用磨损量、磨损率、耐磨性等特征量来表征磨损的大小及耐磨性能。循环流化床锅炉的主要磨损部位有承压部件、内衬、旋风分离器和回料器等。见图8-1所示。8.2循环流化床锅炉承压部件的磨损及磨损机理8.2.1承压部件的磨损循环流化床锅炉承压部件主要包括水冷壁、过热器、外置式换热器、省煤器等。运行实践表明，当物料流动与承压部件管束表

3、面方向一致，且管束表面光滑时，磨损速度较慢且均匀；当管束表面较粗糙时，磨损速度加快；当物料密度大、粒度大、硬度大时，磨损速率就大；当烟气及物料流速高时，磨损加快；管束表面处于较高温状态时硬度大，耐磨性就好；管束表面与物料流动方向有夹角时，磨损速度明显加快，而方向垂直时，磨损速度最快。8.2.1.1炉膛水冷壁的磨损水冷壁的磨损是循环流化床锅炉中常见的磨损问题，也是磨损最严重的部位之一。（1）水冷壁与耐火材料交界处的磨损：由于交界处气－固两相流动发生变化，导致此区域的水冷壁磨损。见图8-2采用图8-3右图的结构形式，使灰料的着力点不在膜式壁上，防磨损效果十分明显。图8-5为循环流化床锅炉

4、耐火材料与水冷壁过渡区域的磨损机理图。不规则管主要包括穿墙管、炉墙开孔处的弯管、管壁上的焊缝等，以及一些炉内测试元件，如热电偶等。运行经验表明，即使很小几何尺寸的不规则也会造成局部的严重磨损。图8-6给出了炉墙开孔处弯管的磨损区域。8.2.1.2不规则管壁的磨损图8-7给出了对接水冷壁焊缝的局部磨损。这类磨损现象在炉膛的浓相区相对较为严重。对于测试用的热电偶，为测得炉内真实的温度而必须插入足够的深度，也对局部的流动特性造成较大的影响，产生扰流造成邻近水冷壁管的磨损。另外，在一些已运行的循环流化床锅炉中，已发现炉膛角落水冷壁磨损比较严重，这可能是由于角落区域内沿壁面向下流动的固体物料浓

5、度比较高，同时流动状况也受到破坏所致。8.2.1.2炉内受热面的磨损炉膛内屏式冀形管、屏式过热器、水平过热器管屏的磨损与水冷壁的磨损相似，主要处决于受热面的具体结构和固体物料的流动物性等。炉膛浓相区布置的埋管受热面，与流化速度、床料特性、埋管特性、埋管温度、埋管距布风板的高度等有关。炉顶受热面受高浓度、高速度飞灰颗粒的撞击及流体流动转弯的影响，使磨损加剧，可通过将炉顶与去旋风分离器的水平烟道拉开足够的距离来解决。8.2.1.3省煤器与空气预热器的磨损省煤器与空气预热器的磨损主要发生在省煤器的两端和预热器的进口处。产生磨损的主要原因有：1）分离器效率达不到设计值；2）设计上考虑不周；3

6、)安装上出现误差；4）受热面材质不好。8.2.1.4外置式换热器的磨损循环流化床锅炉的外置式换热器运行在鼓泡床工况，但磨损问题较鼓泡流化床锅炉及炉内受热面相比要轻得多，主要是由微振磨损造成的。8.2.1承压部件的磨损机理8.2.1.1冲刷磨损1）烟气、物料流动方向与管束布置方向总体一致，但在某部位发生跳跃，对该部位造成快速磨损。这是由于物料流动在凹或凸部位时改变方向所致。2）物料下落过程中某一部位因有凸台和物料堆积而突然发生转向时，物料在该部位将发生涡流而造成严重的冲刷磨损。8.2.1.2冲击磨损1）物料与管束呈切向或一定角度相碰时，磨损程度与物料流动方向和速度关系较大。如炉膛出口侧

7、水冷壁。2）物料与管束垂直相碰，磨损速度是所有磨损中速度最快的。8.2.1.3微振磨损微振磨损主要发生在外置式换热器中。8.3循环流化床锅炉内衬磨损及磨损机理耐火材料设置的主要目的是为了防止锅炉高温烟气和物料对金属构件的高温氧化腐蚀和磨损，并具有隔热作用。循环流化床锅炉使用耐火材料的主要区域有：燃烧室、高温分离器、外置式换热器、烟道及物料回送器等。如图8-8所示，图中粗黑细线表示关键耐火材料衬里区域。8.3.1内衬磨损的主要部位8.3.1.1燃烧室磨损原因