循环流化床锅炉受热面磨损原因及对策探讨

循环流化床锅炉受热面磨损原因及对策探讨

陈,勇

贵州天福化工有限责任公司    贵州省 福泉市   550500

摘要：循环流化床锅炉技术发展迅速，已成为我国一项高效低污染清洁燃烧技术，在实践中也得到广泛使用。近年来，循环流化床锅炉随着新能源、新技术的发展，容量增大一倍,每t/h的金属用量减少5~20%，参数提高一档,经济性提高2%，一次再热,提高经济性4~5%，未来将朝着大型化、深度脱硫与脱硝、能源综合利用等方向发展。但是，循环流化床锅炉自问世至今，其受热面的磨损因为成因的多样性和控制的复杂性，始终成为困扰各热电企业的一个生产难题，由于磨损而产生的水冷壁管爆管更是严重地影响了热电企业的安全经济运行。本文主要根据我公司实际运行中反映出的情况，我们对产生磨损的相关区域、成因及应对方法作出分析，旨在提高循环流化床锅炉的运行效率及安全性。

关键词：循环流化床；受热面；磨损；预防措施

一、磨损区域

磨损主要发生在水冷壁、吊挂管、过热器、省煤器、空预器和风帽等区域。

1.水冷壁上的磨损，从现有运行状况有以下几个磨损部位：一是水冷壁上异常突出的部位，如在炉膛中部插入的温度计、压力测点等部位，此类的磨损均是面壁流下的颗粒撞击温度计等突出部件时，运动方向发生改变后，横向形成对水冷壁的冲刷，这种冲刷会在短短一个月甚至更短的时间内磨损水冷壁，导致冲刷减薄造成爆管。另外的突出部位如焊缝、浇筑料等也会受到“偏磨”“挖磨”，下落的飞灰碰击突出焊缝、浇筑料后在该处形成小涡流，从而磨损水冷壁母材，形成“偏磨”“挖磨”现象；二是炉膛水冷壁四只夹角（浓相区）上方，安装时前墙与侧墙管之间的间距变小，飞灰面壁流下落时形成拥堵，引起磨损加剧；三是前墙水冷壁（浓相区上方）让管部分及周围；四是后墙炉膛出口处中间部分，携带物料的运动气流在此分流，从而造成对水冷壁的横向冲刷；五是炉膛出口水冷壁管的特殊部位。

2.吊挂管、过热器等受到的磨损主要是正面冲击及侧面切削磨损。如防磨板、防磨瓦因过热而变形时，这种磨损就更突出；尾部的积灰使“烟气走廊”偏流造成省煤器及空预器的管屏磨损。

3.风帽是循环流化床锅炉磨损最严重的区域，磨损部位主要集中在前后墙之间的中部，约占布风板2/3面积的狭长地带上，而落渣口附近、返料口正对处、落煤口正对处的风帽磨损最为严重。

二、磨损原因及对策

从水冷壁所处环境看，其受到磨损的主要原因是在炉膛中气流动力场运动方向发生改变的地方均会受到比其他气流运动方面平行的地方更为强烈的磨损，在垂直的前后墙及两侧墙上的水冷壁受到磨损较小的原因，是“面壁流”下落时与水冷壁面是平行方向，其对水冷壁的冲刷角度为0，因此，就垂直部分水冷壁而言，由于面壁流的屏蔽及零度冲刷，反而大大减少了上升气流中的“气泡”破裂后物料对水冷壁的横向冲击。加上面壁流与水冷壁之间的气膜，实际上面壁流与水冷壁之间的直接接触率变得很小。但当面壁流的下落受到阻挡时物料运行方向的突然改变成为形成磨损的主要原因，即前面说的水冷壁五种磨损现象的运动气流及面壁流改变了方向后产生的磨损。

对水冷壁形成磨损的另一个重要原因是物料的粒度及硬度，我公司对不同的入煤炉做过相关运行数据统计和总结，燃烧的煤质成份、产地、颗粒度的变化情况来看，如果颗粒度不加控制，不只是锅炉效率受影响，特别是浓相区上方水冷壁的磨损将受严重影响，当对燃煤颗粒整体调整后，磨损情况明显减小。更换入炉煤产地或供应商后应对燃煤成份作全分析，测定其中杂质灰份的硬度及其中二氧化硅的含量。我公司曾一段时间特定燃用某一产地的燃煤，一次例行停炉检查，发现磨损量是以前的数倍（一个月磨损水冷壁约0.6mm），后来停用该燃煤，后期停炉例行检查时磨损明显降低（一个月磨损水冷壁约0.15mm）。风的流速及撞击率虽然也对磨损起着举足轻重的作用，但因流化床运动负荷的限制及料层厚度及氧量的制约，一般来说其对水冷壁的磨损相对来说是一个常数，除非产生上述参数急剧改变的状况。

针对上述水冷壁各个不同部位的磨损，我公司及其类似厂家均有不少处理这方面的经验，如采用冷热喷涂法；“蓝泥”粘补增高密相区“卫燃带”法；在受冲击严重的地方加设浇注料、防磨梁；在水冷壁管表面金属熔敷等方法。但从反映出来的实际效果看，都有不同程度的“副作用”，有的甚至比不采用措施更严重。认为出现后续问题的主要原因在于：在修补、改造受磨损区域的同时，忽略了改造后其他区域的受磨状况，即磨损严重的地方受到了保护，但却使它旁边的地方造成更严重的磨损，其实质就是更严重地改变了炉膛内气流动力场的走向及面壁流的下落的方向，没有处理好“过渡区域”。上述几种防磨措施，其水冷壁管表面金属熔敷效果较佳，对于易磨损区域防磨使用寿命来看，比其他几种措施平均要高4-5倍。

在吊挂管及过热器上防磨板使用的正确与否，直接关系到该处受热面的磨损状况，所以在安装上及检修时一定要对防磨板进行合理的定位，即要保证其合理的膨胀自由度，又要尽可能固定防磨板的位置，还要让防磨板尽可能多地与管子接触以达到部分热量传递的目的。

风帽的磨损与以下几种因素有关：1、风帽小孔堵塞情况；2、床料硬度、厚度和粒度；3、风帽材料；4、一次风量的多少。

当风帽风孔堵塞后，会形成局部流化不良，风帽自身的冷却就成为问题，而且由于没有了向外喷射的气流，自身就成为被其他风帽喷射的气流带动床料磨损的靶子，而且还会因过热而降低强度，如果面积较大还有可能形成焦渣块形成结焦。而床料的硬度、粒度及厚度对于风帽的磨损影响也非常明显。风帽如采用特种钢材制成，其耐磨性能将大大增加。要减小对风帽的磨损，一是要充分疏通风帽，及时更换风帽，保持布风板的均匀性，确保流化平衡，必要时对运行较长时间、风帽整体风孔大小参差不齐者，进行一次性更换。二是选择合适的床料，就是要控制大小刚好能堵住风帽的物料做床料，平常所说的0~5mm粒度要确保，尽量弃用大颗粒及尘埃状的床料。三是合理控制流化风量。四是尽可能选择一些经过试验确实耐磨性能较好的特种钢做风帽。

三、总结

综合上述分析，我们认为如果采取以下几方面的改进措施，锅炉各受热部件的磨损应能得到减小及控制。

1、不进行妨碍炉内气流运动方面的改造措施及增加阻挡面壁流下落的“过渡”部件。

2、降低床料硬度，对燃煤中灰份质地进行检验，对于燃煤磨损等级在前几位的应坚决不用，同时也得控制床料粒度及燃煤粒度，尽可能保持在0~8mm左右。

3、控制炉膛内的物料浓度，避免高负荷、超负荷及高循环倍率，料层差压及炉膛差压作严格控制。

4、选择合适的床料，减少因床料本身对炉膛内水冷壁的磨损程度，必要时还可以进行排渣补料，予以更换。

5、控制运行风速，严格控制过量系统及总风量，炉膛内运行风速最好控制在5m/s左右，最高不超过8m/s。

6、在炉膛出口处的吊挂管及过热器除做好防磨保护外，在运行中还要调整好炉膛负压，调整好浓相、稀相区的燃烧份额，控制后燃的形成，控制好引风量及烟气流速。

7、在空预器处除了常用的空预器入口处加装防磨套外，也可采用现在新技术制造的搪瓷卧式空预器，以减少积灰和磨损。

8、另外还需注意在烟道尾部受热面布置时，注意管屏及管束间距及穿墙管的防护，保证吹类装置的正常运行，防止形成“烟气走廊”。

9、对浇注料的磨损及脱落部位，采用表面金属熔敷和浇筑料的组合的方法。

参考文献：                         

[1]姬晖.循环流化床锅炉受热面磨损研究[J].机械管理开发,2018,33(01):28-29+95.DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2018.01.11.

[2]魏玉亮.循环流化床锅炉受热面防磨的研究与应用[J].现代工业经济和信息化,2017,7(03):52-53.

   作者简介：

陈  勇（1985- ），男，贵州天福化工有限责任公司     高级工程师。