循环流化床锅炉水冷壁磨损原因分析与措施

刘金路 卢震

摘 要：重点分析循环流化床锅炉水冷壁磨损的原因，并制定相应的措施。

关键词：磨损；煤粒径；风速；原因分析；措施

1 前言

循环流化床燃烧技术是目前商业化程度最好的清洁煤燃烧技术之一，由于具有了燃料适应性强、负荷调节范围大、燃烧稳定、污染排放较低及灰渣易于综合利用等优点，得到了广泛应用。随着环保标准的提高，市场对循环流化床锅炉的需求将会进一步扩大。国内外已运行的CFB锅炉实际运行情况表明， CFB锅炉的磨损是目前锅炉长周期运行急需解决的问题。文章在分析造成CFB锅炉磨损的原因，并制定相应的措施。

2 循环流化床锅炉介绍

循环流化床燃烧技术是目前商业化程度最好的清洁煤燃烧技术之一，由于循环流化床燃烧为低温动力控制，并可在投燃料的同时加投石灰石CaCO3，达到有效去除烟气中的SO2与控制NOx有害物质生成的目的。经检测循环流化床脱硫效率最高的可达95%以上，因此在目前国家严峻的环保形势下，循环流化床锅炉运行低污染排放的优势可以得到充分体现。虽然循环流化床锅炉具有了燃料适应性强、负荷调节范围大、燃烧稳定、污染排放较低及灰渣易于综合利用等优点，但是由于锅炉内固体物料高浓度、高速度、高能量循环和炉内质量、热量、动量高强度传递的燃烧特点，使炉膛内炉管和耐火材料的腐蚀、磨损比较严重，长周期高负荷运行易发成爆管事故，影響锅炉系统安全稳定运行。因此如何解决循环流化床锅炉受热面易磨损的问题成为长期困扰循环流化床锅炉使用单位的一个技术瓶颈问题。

3 炉膛水冷壁易发生磨损的部位

沧州大化两台济南锅炉厂公司生产的YG-90/3.82-M型循环流化床锅炉，于2009年起陆续投入运营。锅炉采用露天布置，由炉膛、2个高温绝热旋风分离器、2个回料阀、尾部对流烟道、省煤器、空气预热器、2台冷渣器和布袋除尘器等部分组成。点火方式为床下点火，炉膛内前墙3个给煤口、后墙2个返料口，布风板采用水冷式布风板。

锅炉运行5年来，先后利用12次机组检修机会对水冷壁进行检查，发现两台炉水冷壁以下部位均出现较为严重的磨损现象：

（1）炉膛内膜式水冷壁对接时焊口错位，导致水冷壁母管错口位置磨损，磨损的面积根据错口的位置有大有小。磨损面主要为平面形，2台炉每次检查均出现过多根磨至3.8mm左右；

（2）水冷壁敷设卫燃带与水冷壁过渡的区域、炉膛角落区域以及一些不规则管壁等，这些不规则管壁包括穿墙管、炉墙开孔处的弯管、管壁上的焊缝等。尤其是靠近角落的水冷壁磨损最为严重，磨损区域主要为炉管与未燃带交界处，炉管根部呈现沟槽形式的磨损。我单位曾经3次因此部位磨损造成爆管事故的发生。

（3）炉膛或返料器内防磨浇注料脱落的部位；

（4）布风板上的风帽。

4 原因分析

磨损是影响循环流化床锅炉长周期运行的重要因素，在这里只对造成循环流化床锅炉磨损的直接原因进行分析：

（1）是由于沿水冷壁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，在水冷壁敷设卫燃带与水冷壁过渡的区域产生涡旋流区，在涡流的带动下，固体物料对水冷壁管形成冲击磨损；

（2）是在炉膛水冷壁角落区域由于灰量大于其它部位，因而对此部位水冷壁管产生冲刷；

（3）是由于在初始安装时炉管或耐磨浇注料施工质量差，部分水冷壁管接口有凸起部位或浇注料几何形状不合理造成的磨损加剧；

（4）在煤的粒径控制上，物料粒度超过设计指标，煤粒径大使得流化风量增加，风速过高造成炉管磨损加剧；

（5）炉本体的异常漏风、漏灰导致水冷壁磨损；

（6）循环流化床锅炉存在偏烧现象，或一次风风量过大，造成炉膛内烟气流速过高，导致水冷壁磨损。

5 降低磨损的措施

（1）加强来煤的管理，严格控制入炉煤的煤质和粒度，及时调整碎煤机锤头间隙，提高煤颗粒的均匀度，减小大颗粒在来煤总量中的比例。

（2）由于循环流化床锅炉炉膛密项区与稀项区交界处受热面磨损问题比较严重，我单位每次停炉均对未燃带以上6米水冷壁管进行热喷涂处理。进行过热喷涂的水冷壁管喷涂材料为耐高温抗磨合金，这种材料的硬度远高于炉管母材的硬度，喷涂后不会影响锅炉热负荷，起到保护水冷壁母管的作用。但是这种材料也不是永远都不磨损，经过几次测试我单位得出数据，在目前循环流化床运行负荷下，未燃带以上炉管喷涂0.4-0.6mm锅炉连续运行7个月后喷涂层基本消失。根据以上数据我单位要求循环流化床锅炉的运行周期为7个月。同时停炉后对炉膛内膜式水冷壁翅片进行详细检查，发现漏点及时修补，对脱落或磨损较严重的耐磨浇注料拆除重做，施工过程中严格把控施工质量。

（3）对磨损较严重中的风帽进行更换，通过空板实验检测布风板透风均匀性，避免因流化风量偏造成的磨损加剧。

（4）通过尾部烟道氧含量的参数变化，合理控制一二次风的配比，一二次现场风门的调整要求尽量对称、一致，避免偏烧造成磨损加剧。在保证床料流化的前提下，避免高的一次风量控制，降低炉膛内流化风速。

（5）控制合适料层差压和炉膛差压。料层差压越高，需要的流化风量增大，炉膛内的流化风速就越高，流化风速高锅炉水冷壁管的磨损加剧。炉膛差压偏高，锅炉炉膛内灰浓度增大，同样也增加了锅炉水冷壁管的磨损。

（6）要求操作人员启停炉的操作严格控制升温或降温速度，避免因炉膛温度剧烈波动造成耐火材料出现裂缝或剥落。

6 结束语

循环流化床锅炉防磨治理是一项全面、长期的管理工作，除了从技术上攻克瓶颈外，同样完善各种管理制度，避免出现管理盲点也同样重要。在日常生产中保证各种管理制度的严格执行、减少因人为因素对锅炉运行造成影响。我单位通过对水冷壁防磨综合治理、运行参数优化调整，循环流化床锅炉已经实现了长周期安全稳定运行，其中A炉经过此次长周期攻关后，锅炉运行周期从最初的90天，到现在稳定运行180天以上，达到了循环流化床锅炉长周期运行6个月的目标。

参考文献：

[1]循环流化床锅炉磨损机理及防治[M].中国电力出版社.