大型循环流化床锅炉受热面磨损的原因及防止措施探究

张克廷

摘 要：大型循环流化床锅炉是在近些年开始广泛应用的新型燃煤锅炉，因为能够进行炉内脱硫以及高效燃烧等特点，在我国的电站等工业领域得到了广泛的应用，并且取得了较好的效果。但是由于设计、运行以及日常维护等方面的影响，受热面会发生一定的磨损，会直接降低受热面的使用寿命，增加维护成本，并且对锅炉运行的安全性产生一定的威胁。所以为了提高循环流化床锅炉的运行效率，文章对受热面磨损的原因进行了分析，然后进一步阐述了防止措施。

关键词：大型循环流化床锅炉；受热面；磨损；防止措施

前言

循环流化床锅炉能够使用多种燃料，且燃烧效率高，所以在工业领域的使用范围较广。循环流化床锅炉的燃料会根据密度的不同而划分不同的炉膛，且在燃料燃烧的过程中，燃料颗粒是处于流动状态，所以对于密度较大的区域而言，固体颗粒在流动运行过程中就会对受热面发生碰撞，由此对受热面造成严重的磨损。受热面经过长期磨损，会对锅炉运行的安全性、维修成本等产生很大的影响，从而带来人力、物力和财力等方面的消耗。为了避免循环流化床锅炉受热面过于磨损，应该加强在防磨防爆方面的设计，在结构、运行方式、运行参数等方面进行优化调整，从而提高锅炉运行效率。

1 大型循环流化床锅炉磨损原因分析

由于大型循环流化床锅炉的运行特点，燃料在炉内反复循环燃烧，直至烧尽为止，所以燃料颗粒在炉内的停留时间较长。在锅炉运行过程中，含灰气流在一定的运行角度和速度下，与受热面发生撞击时，就会将受热面上细微的金属屑切削掉，从而对管壁产生磨损。锅炉中的炉膛水冷壁、过热器管屏、尾部对流烟道、外置式换热器等受热面所遭受的磨损比较严重，下面会对磨损原因进行简要分析。

1.1 锅炉系统结构设计方式造成的磨损

受热面的磨损主要是固体颗粒在运动的过程中与管壁发生碰撞造成的，而固体颗粒的运行速度和方向都会对磨损的程度产生一定的影响，所以在锅炉内的燃料进行总体循环时，锅炉系统的结构设计会对烟气流速有直接影响。布风板送入的一次风，炉膛运行时送入的二次风和三次风以及燃料的给入方式都是影响燃料运行轨迹的重要因素，所以锅炉系统内部的结构设计会对受热面的磨损产生很大的影响。

1.2 运行参数调整不当造成的磨损

气流速越大，磨损越为严重。因为在烟气流动的过程中，会带动固体颗粒运动，固体颗粒的运动速度、单位面积的颗粒含量以及固体颗粒与受热面的撞击频率等，都是影响磨损的要素。所以当锅炉设计时，运行参数调整不当，烟气速度较高的情况下，就会加速固体颗粒的运行速度，与受热面的撞击力度增加，由此增加磨损程度。

1.3 床料特性对磨损的影响

床料颗粒的大小与受热面的磨损量成正相关的关系，如果床料颗粒较小，受热面的磨损量就小。反之，床料的颗粒较大，受热面的磨损量就增加。因为在烟气流动的过程中会带动床料颗粒一起运动，烟气流速越大，床料颗粒在与受热面接触时的力度就越大，所以床料颗粒大小与受热面磨损量直接相关。

1.4 床料颗粒成分对磨损的影响

床料颗粒的成分与受热面磨损也有直接关系，床料在烟气的带动下与受热面碰撞时，床料颗粒的硬度越大，受热面产生的磨损量就越大，床料颗粒的硬度越小，受热面的磨损量就越小。所以，如果床料中含有硅和铝等成分，其硬度就较高，如果钙和硫的成分较多，则床料硬度低。为了控制受热面的磨损量，控制床料成分是重要途径之一。

2 循环流化床锅炉受热面磨损预防措施

2.1 锅炉风机系统以及结构设计改造

为了降低燃料固体颗粒对锅炉受热面的磨损，可以通过改善锅炉系统结构，优化运行方式来达到目的。其中主要是对引风机、送风机和一次风机进行改造，通过增加风轮直径和叶轮上叶片的数量，来增加风机的额定出力，从而优化各个风机的风量和风压。通过改造之后，二、三次风的风速大幅提升，对一次风和物料起到了有效的屏蔽作用，从而减少固体颗粒运行对受热面的磨损。此外，系统结构改造后，能够保证锅炉在额定负荷下运行，有效提高锅炉的运行效率。除了改造风机系统外，还可以结构设计上进行改造。因为后墙与炉顶之间的空间较小，所以烟气在此空间内的流速较高，对凝渣管和过热器会产生巨大的磨损。所以在不影响锅炉正常运行的情况下，可拆除部分后墙，增加烟气流通空间，降低烟气流速，从而减少固体颗粒对受热面的撞击磨损。

2.2 对烟气流速的控制

在对锅炉炉膛受热面发生严重磨损的主动防治上，比较合理的方式是控制烟气的流速。在操作循环流化床锅炉的过程中，入炉的风量有三种，即返料风、二次风、一次风，一次风量的大小不但会制约到烟气的流速，而且会直接制约到颗粒直径与循环物流量。为此，要想避免颗粒流速严重地损害炉膛，应当对一次风量进行有效地控制。一次分量的大小跟燃烧效率、锅炉流化状态等一系列的要素存在必然的联系。因此，能够在控制这一系列要素的基础上来控制烟气流速，进而有效地控制磨损的速率。

2.3 控制床料的粒径和硬度

床料的粒径大小和硬度与受热面的磨损量成正相关的关系，所以通过改善床料粒径和硬度，是降低磨损量的重要途径之一。首先应该对燃煤的粒径进行控制，从初选燃煤开始，再利用高蝠筛和破碎机来减少燃煤的粒径，控制在合理的大小范圍内。其次，提高煤粉的质量，煤粉中尽量少含有硅、铝成分，降低燃料的硬度。再次，还应该对脱硫剂以及残渣等物质进行有效控制，最大程度控制床料的粒径和硬度，从而降低对受热面的磨损量。

2.4 改善锅炉受热面材料

除了主动防磨措施外，还可以采取被动防磨材料设计。材料防磨技术指的是通过喷涂以及更换耐磨材料的手段防治炉膛的磨损。目前经常使用的耐磨材料喷涂技术是火焰喷涂、真空离子喷涂、电弧喷涂等等。其中，电弧喷涂是通过电弧喷涂装置来融化金属合金丝，且在事先防锈的锅炉表面喷涂。因为喷涂之后的金属合金丝的特点是耐腐蚀、耐高温、耐磨等，所以能够将防治高温磨损与高温腐蚀的保护提供给锅炉炉膛受热面，从而保证锅炉运行的稳定性和可靠性。

3 结束语

受热面作为大型循环流化床锅炉中的重要组成部分，其运行状态直接影响到锅炉的运行效率。受热面长期处于磨损状态，不仅会对锅炉运行的安全性产生影响，同时从经济性的角度考虑，也不利于锅炉的正常运行。文中对大型循环流化床锅炉受热面磨损的机理和原因进行了分析，并且提出了相应的防止措施，对于促进大型循环流化床锅炉的长久稳定运行具有重要的意义。

参考文献

[1]王晓霞，陈志伟，高少娟.循环流化床锅炉受热面磨损成因及对策[J].煤气与热力，2011.

[2]鲁维奇.如何降低循环流化床锅炉受热面的磨损[J].黑龙江科技信息，2014.

[3]王荣，沈炳耘，王永红.对影响循环流化床锅炉受热面磨损因素的分析研究[J].能源与环境，2010.