循环流化床锅炉磨损机理研究和防磨措施探究

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1、循环流化床锅炉磨损机理研究和防磨措施探究　　摘要：循环流化床锅炉作为一种洁净的发电技术，具有污染排放低、燃料适应性强等优点。磨损问题是困扰锅炉技术发展的关键因素。本文详细剖析其产生原因及机理，并提出防磨措施。关键词：循环流化床锅炉磨损机理原因分析防磨措施循环流化床锅炉是近几年在我国发展起来的一种新型燃烧设备，而循环流化床燃烧技术的发展更是突飞猛进。在环保要求日趋严格的今天，循环流化床锅炉已成为当前最有前景的燃烧设备，但是循环流化床锅炉高颗粒浓度和高运行烟速的运行特点，决定了炉内部件都会受到含尘烟气的高速冲刷，磨损问题较为突出。尽管锅炉厂在设计时采用了许多有效的防磨措

2、施，但由于循环流化床锅炉内的固体颗粒浓度为煤粉炉的几十倍甚至上百倍，加上设计原因和运行情况的复杂性，受热面和炉体受到大量固体物料的不断冲刷，磨损仍比较严重。1.运行中的磨损机理1.1物料运动速度的影响7循环流化床锅炉的燃烧采用的是低温、循环式燃烧方式，它的燃烧效率之高主要是靠多次的大循环和炉内成千上万个小循环来实现的。可以将炉膛沿高度方向切成若干个截面，由于高度的不一样，在各个截面上的载热体浓度和载热体物料的直径也不一样，可以得出一个结论：物料的浓度和物料粒子直径是与炉膛高度呈反比例变化的。在布风板上的风帽出口处的风速虽然很高，到满负荷时可达35m/s～45m/s，

3、甚至更高。运行中的物料和刚入炉的0mm～13mm及有一定级配比的原煤立即被流化，并在炉膛中心向上运动。经分析可知，凡是向上运动的物料粒子，不论其直径大小，都同时受着多个力的作用，首先拿三个方向的作用力来研究：即粒子本身的重力，烟风流动对粒子向上的推动力和粒子与粒子之间在运动的过程中他们之间的摩擦力。当粒子本身的重力和粒子运动时之间的摩擦力之和，大于烟风流动对粒子向上的推动力时，该粒子就会向下降或向烟风推动力较小的四周飘移。从中心向四周飘移的粒子在本身重力的作用下，就会沿着水冷壁管外表面向下滑动（有许多资料介绍向下流动的物料叫贴壁灰），物料在向下滑动的过程中磨损也就开

4、始了。经理论研究和在试验室试验证明，物料对管子的磨损量的大小主要是与物料的浓度、物料的硬度、物料的粒子直径、炉膛内压力、物料运动速度的三次方多一点等因素成正比关系，而与燃用煤种的可磨性系数成反比关系。1.2燃煤的影响力77沿炉膛高度的任何一个截面，其物料粒子直径和单位容积内物料浓度均不相等。若取任一截面为例进行分析，当物料粒子的重力和摩擦力之和大于或等于烟风向上的推力时，粒子就会下降或停止向上运动，并向四周飘移后沿水冷壁管外壁和鳍片表面下滑。所以说沿炉膛高度向下滑动的物料越往下越多、浓度越大、在重力加速度的作用下，越往下滑动的速度越快，越往下物料直径越大，越往下炉内

5、的压力越高，所以越靠近密相区时受热面管子磨损就越严重，这是一个不争的事实。根据我们国家目前各锅炉厂设计生产的高温、高压，还是次高温、次高压外置式高温分离的循环流化床锅炉设计的循环倍率计算，在循环的物料中约有5%～8%左右是新入炉的煤，在密相区的底料中视煤种特性而定，如入炉煤矸石较多，热值较低，粒度又较大，这时底料中含煤量就较多，无论怎么讲底料中90%以上均是循环物料和已燃尽的原煤中的灰分。在炉内的整个燃烧过程中，入炉煤在燃烧后放出自己本身热量，首先建立密相区燃烧场的温度而后再传给炉内的循环物料，最后由循环物料将热量传给水冷壁和各受热面及维持物料循环途中的空间温度。较

6、大颗粒的燃料在密相区爆炸燃烧生成许多小的颗粒，较小颗粒的原煤在循环中燃烧了自己，使原来的颗粒变小或全部变成了细灰，参加多次的循环后被排往大气，较大颗粒的物料继续参加流化循环，最后从放渣管被排往炉外，炉内的气、固两种物质每时每刻总是这样周而复始地进行着。所以说燃用一些热值较高的煤，且成灰性又较好，颗粒度比较均匀且级配比又比较合适，煤的可磨性系数又较大、矸石的成分又较少、循环倍率和炉内流速又接近设计值，这时的磨损就较轻。相反经常燃用成灰性不好，可磨性系数又较小，煤矸石较多，颗粒又较大，级配比也不合适，相应对受热面磨损就较重，就会经常发生由于磨损造成爆管漏泄事故。所以说燃

7、用的煤质好坏和运行调整的是否得当，对锅炉的安全经济运行至关重要。虽然循环流化床锅炉有燃用劣质煤的特性，但是经常燃用一些挥发份较高、煤的成灰性较好、矸石的含量也不大、颗粒度较合适、可磨性系数较大的烟煤，磨损就会减缓、事故率也会下降许多。2.磨损原因分析2.1水冷壁管磨损原因分析7炉内水冷壁管的磨损主要集中在3个区域：炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁；炉膛4个角落区域的管壁；不规则区域管壁。炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁磨损的原因：一是在过渡区域内沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反，在局部产生涡旋流；另一个原因是沿炉膛壁面下流的固体物