循环流化床锅炉水冷壁管磨损情况及防范措施

王雷

摘 要：本文从循环流化床锅炉的基本工作原理，结构特点等方面进行阐述，根据调研资料对循环流化床锅炉运行中过程水冷壁管磨损、泄漏的原因进行了分析、总结，并提出相应的调整和改进措施。

关键词：循环流化床锅炉;水冷壁管;磨损;原因分析;预防措施

前言

循环流化床锅炉燃用粒径在13 mm以下的煤粒，流化风速很大（通常为5～10 m/s）。磨损是该炉型的最大问题。在炉膛内布置水冷壁管的循环流化床锅炉，普遍产生水冷壁管磨损。磨损程度（速度）因不同设计的炉型、燃烧煤种、燃烧调整等因素有关，有些磨损是相当严重的。

1.炉膛内水冷壁管的磨损情况

循环流化床锅炉水冷壁管磨损可分为四种情形：炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁磨损、炉膛四个角落区域管壁磨损、不规则区域管壁磨损和一般水冷壁管磨损。

炉膛下部敷设卫燃带与水冷壁管过渡（交界）区域的管壁磨损原因一是在过渡区由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上的固体物料运动方向相反，在局部产生涡流;二是沿炉膛壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变，因而对水冷壁管产生冲刷。

从已运行的循环流化床锅炉炉膛四个角落区域水冷壁磨损、泄漏及爆管检查分析中发现，炉膛角落区域水冷壁管磨损较其它部分更为迅速和严重，是磨损引发泄漏、爆管多发区。

循环流化床锅炉水冷壁不规则区域管壁磨损主要发生在未经打磨的焊口余高，以及开孔处的弯管上。一般水冷壁管的磨损速度较慢，在运行较短时间检查一般只发现水冷壁管被磨亮，测量壁厚减薄不大。

2.锅炉水冷壁管磨损原因分析

通过对锅炉卫燃带处筑炉部位、喷涂区域水冷壁管磨损状况的检查及锅炉运行记录的分析，并查阅相关资料。认为造成水冷壁管磨损、泄漏主要原因有以下几个方面：

2.1烟气流速的影响：烟气流速越高磨损越严重，磨损量与烟气流速的三次方成正比。一次风量越大，磨损量越大。二次风量越大，对炉内燃烧情况的扰动越剧烈，水冷壁磨损量也越大。

2.2烟气颗粒浓度的影响：烟气内颗粒浓度越大，水冷壁磨损量越大。因为颗粒数目越大，对管壁的撞击和冲刷越强烈。在循环流化床锅炉运行过程中，负荷越高，床层密度及床层差压越大，说明颗粒浓度越大，磨损量也越大。

2.3燃料性质的影响：燃料颗粒硬度、灰分越大，对水冷壁管壁的切削作用越强烈，磨损量越大。尤其在掺烧煤矸石或其它高硬度燃料时，会大大缩短水冷壁管爆管的运行时间。

2.4安装及检修质量的影响：锅炉安装及检修质量不好，例如，受热面鳍片没有满焊，造成大量颗粒外漏，造成对水冷壁管侧面的磨损。或管屏表面留下大量焊接后的凸起部位，形成颗粒涡流加剧磨损。

2.5耐磨材料脱落：在炉膛密相区排渣口、二次风口处的异型管，过热器及再热器穿墙管密封盒处管壁都会因耐磨材料脱落造成磨损。风水联合冷却式流化床冷渣器回风口处由于风速过快，将耐磨材料吹落造成磨损。

2.6锅炉本身动力场的影响：由于炉膛内烟气流速分布不均匀，四角处的烟气流速比中间大许多，所以磨损情况比其它部位严重。

3.水冷壁管磨损预防措施

3.1在保证床料充分流化的前提下，尽量降低一次风量;在维持氧量的前提下适当调整二次风量，保持合适的过剩空气。适当降低密相区高度，延长燃煤颗粒在炉内的停留时间，减小对水冷壁管的冲刷。

3.2根据负荷变化选择合适的床层差压、床层密度及烟气流速。提高旋风分离器分离效率，延长固体颗粒在炉内的停留时间。

3.3控制合适的炉膛差压、料层差压。

3.4应特别注意燃料特性对磨损的影响，加强来煤管理，严格控制入炉煤的煤质和粒度，经常根据燃料颗粒度分布情况调整碎煤机锤头间隙，尽量采用二级破碎系统，提高煤颗粒的均匀度，减小大颗粒在来煤总量中的比例。

3.5杜绝水冷壁管屏表面的凸起现象，将水冷壁管焊口打磨圆滑，水冷壁管鳍片应该满焊，不能留下缝隙或漏洞。水冷壁管加装防磨护板时，应注意防磨护板与水冷壁管间防形成凸台。浇筑料软着陆时不能形成斜坡，规范施工工艺，确保耐磨浇筑料不脱落。

3.6对密相区埋管以上的裸露水冷壁管进行热喷涂，目前热喷涂成为一种有效的方法来降低磨损，进行过热喷涂的水冷壁管抗磨损和抗腐蚀寿命可以提高2～4倍。

3.7在不影响锅炉吸热量的前提下对水冷壁管进行埋管处理。水冷壁衬里是用焊在管子表面上的金属销钉将较密的耐磨耐火材料固定在烟气侧的锅炉管件上。

参考文献：

[1]循环流化床锅炉磨损机理及防治.中国电力出版社。全国电力行业CFB机组技术交流服务协会，2008.3.

[2]李健，屠勇.大型循环流化床锅炉防磨材料及工艺研究.东方电气评论，2003，17（3）： 145～154.

[3]罗必雄.大型循环流化床锅炉机组工艺设计，中国电力出版社，2010.4.

[4]于龙，李振宇，姜孝国.循环流化床锅炉非金属防磨技术探讨.电站系统工程，2005，21（4）： 39～40.