浅议循环流化床锅炉水冷壁磨损原因及对策

侯杰

摘要：循环流化床锅炉经过不断的研究和发展，已经成为较成熟的清洁煤燃烧技术，具有煤种适应性好、燃烧效率高、环保性能好等优点，在国内石油化工、电力、供汽供暖等行业得到广泛应用。但在使用过程中也暴露出一些问题，尤其是经过一段时间的运行后水冷壁出现磨损，严重制约了循环流化床锅炉的连续长周期稳定运行。基于此，本文就针对循环流化床锅炉水冷壁磨损原因及对策进行了分析。

关键词：循环流化床锅炉；水冷壁；磨损；原因；对策

1循环流化床锅炉水冷壁磨损问题分析

1.1炉膛下部浇注料上沿附近的水冷壁管的磨损

炉膛下部浇注料上沿附近的水冷壁管因处在燃烧室的缘故，颗粒浓度通常高于其他部位，相对更易造成磨损。生产厂家设计锅炉这个部位的结构时，会考虑使用一些方法来削弱磨损程度，但效果往往不尽人意。

1.2炉膛四角区域的磨损

炉膛四个角落区域的磨损，也是导致水冷壁磨损形成故障的主要影响因素。炉膛四角内壁面向下流动的固体物料密度比较高，是导致炉膛四个角落区域管壁磨损严重的原因之一。同时，由于耐火浇注料的施工原因，会造成局部的缺陷，长时间的运行也会产生破损，破损和缺陷部位会引起局部涡流，这样也会对浇注料附近的水冷壁管造成加剧磨损，也是锅炉爆管的主要部位之一。

1.3膜式水冷壁焊缝或散热片焊缝引起的磨损

此类磨损的原因来自于施工质量，若水冷壁管间的焊缝有凹凸不平的地方，那么此类磨损可以出现在炉膛循环区域内的任何位置，而散热片与管子间焊接过于粗糙时也会引起严重的磨损。若散热片间的凸起比较明显，散热片则会被穿透，此时炉内的气体以较高流速排出，会造成水冷壁管出现一定的磨损情况。

1.4不规则管壁处的磨损

不规则管壁处是指穿墙管、炉墙开孔处的弯管等，根据实际操作的现象表明，即便是极不明显的不规则区域，也能导致水冷壁的严重磨损。形成不规则区域管壁磨损的因素存在许多类，其中最值得注意的是，不规则管壁的特殊形状影响了气体在部分水冷壁内的流动。

2循环流化床锅炉水冷壁磨损的预防措施

2.1防磨喷涂技术

由于燃烧室过渡段沿着壁管下流的固体物料与颅内向上运行的物料具有相反的运动方向，因此在局部地区会出现窝旋流，改变交接区的流动方向。因此使用防磨喷涂技术能够有效避免过渡段受热面磨损。该种技术主要是应用双层涂层构成复合防护层，工作层材料为金属合金丝材质，该种材质耐磨损冲刷，具有良好的抗高温，耐热腐蚀以及抗氧化等作用，面层主要是应用高温耐磨腐蚀专用封孔剂封孔，需要在面层边缘处理设置过渡段，将非涂层和涂层之间进行平滑过渡，不出现凹凸平台。

2.2焊接工艺

炉膛受热面部分在实际运行期间会出现切削磨损现象，若没有将壁管的焊缝进行打磨处理，将会导致焊缝出现磨损情况。在安装锅炉期间，施工人员需要全面根据母材和焊口齐平等工艺要求，全面打磨鳍片焊口和受热面焊口等，在打磨处理完成之后需要进行渗油试验，防止形成涡流磨损导致爆管现象。

2.3增设多级防磨梁

通常情况下，物料对管壁的磨损速度与其粒度，密度以及速度等存在关联性，如下式所示：

在以上公式当中，E表示磨损速率；dp表示固体粒子直径；C表示烟气中固体粒子流量，Vnp表示烟气中粒子加速度；K表示比例常数；g表示重力加速度；t表示运行时间。

因此能够看出，固体粒子速度的n次方与锅炉受热面成正比关系，与比例常数成正比关系，比例常数能够直接影响床料颗粒形状和密度灰的成分，比例常数主要是利用实际试验确定；锅炉受热面与粒子直径和流量成正比关系。

2.4控制风量

影响锅炉内磨损的主要因素在于烟气流速，烟气流速的3次方与磨损量之间成正比关系。烟气流速能够对冲击到炉内壁灰粒量和流动飞灰造成直接影响。如果一次风量比较大，将会显著提升磨损量。二次风量比较大也剧烈扰动炉内燃烧情况，也会相应提升水冷壁的磨损量。循环流化床锅炉的运行属于流态化的高温物料悬浮燃烧，风量大小将对锅炉运行安全性造成直接影响。所以需要在确保床料全面流化前提下全面减少一次风量，在维持氧量的前提下需要对二次风量进行全面调整，还需要与上下二次风量进行合理搭配，确保富余空气量。减少低密度区域的高度能够延长燃煤颗粒的炉内时间，显著降低对水冷壁管的冲刷，减少飞灰含碳量。按照负荷变化情况需要合理选择床层差压，烟气流速以及床层密度等，加强旋风分离器分开效果。

2.5控制入炉煤的粒度和煤质

尽管循环流化床锅炉具有广泛的燃煤适应性，因此可以应用劣质煤，然而由于使用劣质煤将会出现较大比重的煤质，提升使用风量，增加磨损影响。其次，由于劣质煤当中存在较多煤灰分，会增加燃煤量，提升烟气当中飞灰浓度，逐渐加强对水冷壁管的切削影响，提升磨损程度。循环流化床锅炉的燃烧方式较为特殊，固体物料密度为煤粉炉的上百倍。因此需要加强管理煤质量，进行煤质试验，控制煤的筛分粒度。

2.6优化炉内浇注料

为了避免炉膛出口处出现气流转向对水冷壁管造成磨损，需要将耐火材料设置在出口处，将耐磨耐火涂料涂抹在耐火衬里表面进行防磨处理。耐磨耐火涂料主要是应用超微粉，强胶凝固粘合剂等通过中温烧结技术，加水均匀搅拌之后直接涂抹施工。在常温条件下固化之后需要结合耐磨耐火衬里表面，将耐磨值控制在5CC以内，能够在1300℃以上温度冲击下不开裂脱落。该工艺能够有效修复循环流化床锅炉的耐磨衬里，能够将其表面修复如新。

循环流化床内的固体颗粒密度能够呈环形流特点，沿着床层截面能够分为，边壁中心区域的低密度颗粒主体上升和附近的高密度颗粒主下行，这样就能够形成环-核两区流动模式。

颗粒流比较高的下降流动速度会严重磨损水冷壁面，特别体现在过渡段，因此在预防期间需要使用增设多级防磨梁的方案进行。该防磨技术的优势主要体现在多级磨凸台会减缓炉膛沿壁流的颗粒和速度，能够全面解决水冷壁磨损根源，具有显著的防磨效果，便于安装和操作，能够在较短时间内完成检修，成本不高，并且不需要大量改造爐膛水冷壁，可靠运行，便于检修。

3结语

综上所述，循环流化床锅炉在防磨喷涂技术、焊接工艺、增设多级防磨梁、控制风量、控制入炉煤的粒度和煤质、优化炉内浇注料等方面上的完善能够减轻炉膛内水冷壁的磨损，利于循环流化床锅炉长期安全、稳定地经济运行，为同行提供了借鉴和参考。

参考文献：

[1]李华，等.循环流化床锅炉水冷壁磨损及过热的分析和预防[J].中国设备工程，2010，（4）：33-34.

[2]王金枝，肖明，等.循环流化床锅炉膜式水冷壁管磨损及处理[J].国网技术学院学报，2010，13（4）：43-46.

（作者单位：中国能源建设集团天津电建建设有限公司）