CFB锅炉防磨梁改造及运行效果分析

张 浩，贺超群，张 雷，江在成

（充矿国泰化工有限公司，山东滕州 277527）

0 引 言

CFB锅炉是一种采用先进燃烧技术的环保型锅炉，与其他类型锅炉相比，它具有燃料适应性广、炉内脱硫成本低、污染物排放少、燃烧效率高、负荷调节比大和灰渣综合利用等独特的优势，成为实用化进程最为成功的洁净燃烧技术。燃用的燃料，涵盖了从几乎无灰分的石油焦到极高灰分的油页岩、煤矸石，从以发挥分为主的秸秆等生物质到很低发挥分的贫煤、无烟煤。

但由于CFB锅炉结构、燃烧方式、物料的流动特点，使得高温高浓度物料在炉内进行强烈反混，造成了大量物料对炉膛受热面的冲刷，使得炉膛受热面受到严重磨损。炉膛受热面磨损严重集中表现为炉膛水冷壁密相区的管子磨损。从全国来看，由于水冷壁磨损泄漏引起非计划停炉的比例约占到40%，因此，解决水冷壁防磨问题，是循环流化床锅炉安全经济稳定运行的关键。其磨损情形见图1。

图1 水冷壁磨损照片

1 水冷壁多阶防磨梁技术特点

采用水冷壁多阶防磨梁技术，可多层主动阻挡贴壁灰流，可逐级降低贴壁灰流速度和浓度，因而大大降低了贴壁灰流对管壁的磨损，从而延长水冷壁检修周期，提高锅炉的安全经济运行系数。

据大量的试验研究，在循环流化床内，固体颗粒浓度具有环形流特征。即沿床层截面可分为两个区域，边壁附近的高浓度颗粒主体下行区——边壁环形区，中心区域的低浓度颗粒主体上升区——中心核心区，形成典型的环－核两区流动。水冷壁加装防磨梁前后贴壁灰流对比示意如图2所示。

图2 贴壁灰流示意

图3为国外对4台不同CFB锅炉的边壁层内颗粒下降流速进行测量的结果，可以看出，在炉顶处，边壁层内颗粒下降流速仅－2m／s（为负表示向下的流速），而在距离炉顶30m处（基本是锥段过渡区位置），边壁层内颗粒的下降流速高达－8m／s。研究表明，磨损与颗粒流速的3次方成正比。正是由于颗粒流较高的下降流速，导致了水冷壁，尤其是过渡区的严重磨损。

2 锅炉防磨改造措施

UG－260／9.8－M2型高温高压循环流化床锅炉是无锡华光锅炉股份有限公司生产的，该锅炉于2006年11月施工建设，2007年9月试运行。自运行以来，每运行80d进行计划停炉对水冷壁磨损情况进行检查，通过对管道壁厚的测量，分析运行期间管道的减薄量，对于壁厚小于3.5mm的管道进行更换，减薄量大的部分进行喷涂处理，以保证锅炉在下个运行周期内的安全运行。

图3 不同高度边壁层内颗粒的下降流速

2010年10月该锅炉利用系统大修机会进行了加装防磨梁的改造，在炉膛内部从水冷壁过渡至炉顶共加防磨梁6道，上边为水平、下边为倾斜面，敷设水冷壁宽度140mm（水平敷设）。如图4所示。

图4 水冷壁加装防磨梁照片

3 锅炉防磨改造前后对比

3.1 防磨效果分析

改造后运行80d后，对锅炉进行了停炉检查，防磨梁无磨损，水冷壁的磨损情况也有所减轻。

测量减薄情况 定点测量了50个点，对照前后数据发现，没有明显的减薄。

喷涂面积 没改造前每次停炉检查后，据磨损情况需喷涂面积平均约为50m2，改造后，本次检查据磨损情况未进行喷涂。

改造前后对比 以上分析发现改造后水冷壁的减薄速率明显减小，对锅炉的长周期运行起到一定的作用，同时也减小了检修的工作量，减少了维修费用。

3.2 防磨梁改造前后锅炉运行数据对比（表1）

表1 改造前后锅炉运行数据对照表

3.3 蒸汽单耗数据对比（表2）

表2 改造前后蒸汽单耗对比表（3＃炉为改造的锅炉）

4 总 结

据表1、2改造前后运行数据的对比，不难发现，改造后，炉膛温度有一定的上升，同时一次风用量也加大了，导致烟气含氧量上升了2个百分点，而排烟温度则下降了，分析原因，这是由于排烟量的增加所致。所以说，防磨梁的改造对该锅炉造成的直接影响是炉膛的温度上升和风量的增加，对其他附属设备的工况影响不大，但由表2不难发现，增加防磨梁后单炉运行的能耗稍有升高（单耗增加了0.002 8t／t）。

我公司锅炉运行为双炉运行，对比时选取了相同的运行工况，考虑到环境温度的影响，选择了气候条件相差不大2月、3月，这样，就尽量减少了外界环境对分析结果的影响。

总之，该锅炉进行防磨梁改造后，其防磨效果是明显的，达到了预期的目的，可大大延长其运行周期，但综合能耗有所提高。随着运行时间的增长，我们还将根据每次定期停炉检测情况，对该锅炉的运行数据进一步收集、分析，对防磨效果进一步检查和论证，并对其运行工况进行优化调整，使之达到长周期安全经济运行。

［1］岑可法，倪明江 .循环流化床锅炉理论、设计与运行 （第一版）［M］.北京：中国电力出版社，1998，163～165.