浅谈生物质燃料循环流化床锅炉防磨技术

李永新

摘 要：生物质燃料循环流化床锅炉的应用范围比较广，但是其在应用过程中面临不可避免的磨损问题，影响了生物质燃料循环流化床锅炉的热效率及使用寿命。为了提高生物质燃料循环流化床锅炉的稳定性，需要采用防磨技术。本文将具体探讨防磨技术在生物质燃料循环流化床锅炉的应用，为提高锅炉使用寿命提供参考。

关键词：生物质燃料；循环流化床锅炉；防磨技术

引言：随着环保要求的不断提高，生物质燃料循环流化床锅炉以其优越性得到了快速发展，其燃料适应范围广、社会效益高，得到了业内的重视。生物质燃料循环流化床锅炉的应用确实能够减少污染物排放量，实现可持续发展的目标，但也需要认识到生物质燃料循环流化床锅炉的不足之处，即磨损问题的严峻性。

1生物质燃料循环流化床锅炉的磨损概述

1.1磨损原因

对生物质燃料循环流化床锅炉的工作环境进行分析，发现生物质燃料循环流化床锅炉处在超高温的工作环境中，锅炉燃烧温度在800摄氏度以上，且温度变化相对频繁，很容易加大热冲击力。生物质燃料循环流化床锅炉内部有很多高温固体物料，其对耐火材料进行冲刷，致使表面材料的磨损率不断提升，影响了生物质燃料循环流化床锅炉的实用性[1]。

1.2影响因子

为了把握生物质燃料循环流化床锅炉的磨损机理，需要探讨生物质燃料循环流化床锅炉磨损率的影响因子。以磨损速率为例，生物质燃料循环流化床锅炉很容易受到磨损速率的影响。磨损速率记录了固体物料浓度、固体物料的运动速度，以及粒子的物理特征等，是一个是较为复杂的函数。在对磨损速率进行解析时，应该从函数角度出发，寻找影响函数的变量。首先，流化速度会对生物质燃料循环流化床锅炉的磨损速率产生影响。一般来说，烟气速度和生物质燃料循环流化床锅炉的磨损速率成正比关系，烟气速度越快，生物质燃料循环流化床锅炉的磨损速率越高，磨损程度越严重。其次，燃料特征会对生物质燃料循环流化床锅炉的磨损速率产生影响。燃料中的灰分掺杂着二氧化硅等元素，其中的二氧化硅的含量越高，对生物质燃料循环流化床锅炉的磨损程度越高，因此燃料的灰分特征也和磨损率密切相关[2]。再次，石灰石会对生物质燃料循环流化床锅炉的磨损产生影响。生物质燃料循环流化床锅炉运行所需的床料循环料一般不会发生变化，锅炉内石灰石的颗粒范围也比较固定，250微米以下的石灰石颗粒占据主体位置，250微米以下的石灰石颗粒处在内外循环物料粒径范围内，能够置换循环物料中的灰分。前者的硬度相对较大，因此增加石灰石颗粒量可以降低生物质燃料循环流化床锅炉的磨损率，减少石灰石颗粒量会增加生物质燃料循环流化床锅炉的磨损率。此外，循环倍率也会对生物质燃料循环流化床锅炉磨损率产生重要影响，循环倍率主要通过截面物料体现出来，截面物料量与循环倍率呈现出正相关的关系，会加速生物质燃料循环流化床锅炉的磨损。

2生物质燃料循环流化床锅炉的防磨技术

2.1燃烧室防磨技术

对生物质燃料循环流化床锅炉的磨损区间进行分析，发现生物质燃料循环流化床锅炉在固定物料浓度较高的受热面会出现大面积磨损情况，主要包括以下四个部分：第一，生物质燃料循环流化床锅炉的燃烧室。第二，生物质燃料循环流化床锅炉内屏式受热面底部及炉膛出口两侧。第三，生物质燃料循环流化床锅炉的旋风分离器。第四，生物质燃料循环流化床锅炉的回料阀门[3]。为了降低生物质燃料循环流化床锅炉的磨损率，可以在分别区域进行防磨设计，采用必要的防磨技术。以燃烧室的防磨技术为例，燃烧室下部的物料浓度很高，因此这一部位很容易出现磨损问题，影响了生物质燃料循环流化床锅炉的使用寿命。在燃烧室的下部密相区，应该铺上多层防磨材料构成的防磨梁，对防磨材料进行固定，避免材料移动导致防磨功能失效。如果燃烧室内已经有水冷屏装置，气固两相流流场向上延伸有受热面屏，那么受热面屏会受到气固两相流的冲击，也会出现磨损问题，加快生物质燃料循环流化床锅炉的磨损速度。如果在穿墙位置，气固两相流绕流回流，也会产生磨损问题，因此气固两相流向上运动的位置、在气固两相流绕流回流的位置，都应该铺上一层防磨材料，延长生物质燃料循环流化床锅炉的使用年限。

2.2旋风分离器防磨技术

在生物质燃料循环流化床锅炉内部有平面和圆弧面，对于一些大面积区域可以铺设防磨砖，如耐磨砖、保温砖等等。在铺设耐磨砖的过程中，应该对耐磨砖进行分层，并对耐磨砖进行加固[4]。加固过程中可以应用拉钩，将拉钩焊接在分离器上。耐磨转的下方应该铺设保温砖，且二者之间应该由灰浆缝隙，为2毫米左右。在高温环境中，砖体可能会出现膨胀情况，因此需要留出膨胀缝，避免耐磨砖、保温砖出现裂缝情况。除了应用耐磨砖和保温砖之外，还可以应用耐磨砖和保温浇注料。耐磨砖和保温浇注料的组合方式比较复杂，如果生物质燃料循环流化床锅炉旋风分离器为钢壳形状，则可以采用耐磨砖和保温浇注料。耐磨砖之间需要留出灰浆缝隙，灰浆缝隙仍然为2毫米左右，此外间隔还要有膨胀缝。最后，还可以采用耐磨浇注料和保温浇注料，如果生物质燃料循环流化床锅炉的分离器内衬比较复杂，那么可以应用上述组合方式。耐磨浇注料和保温浇注料的常用组合方式为“Y”型结构，在抓钉的上方应该涂抹沥青，避免热胀冷缩导致防磨功能被削弱，在耐磨浇注料中还可以添加不锈钢纤维，增强浇注料的耐磨效果。

2.3非金属防磨技术要求

在应用防磨技术的过程中，还应该遵循既定的技术要求，否则防磨技术效果将会变差，生物质燃料循环流化床锅炉的磨损率将无法下降。具体的技术要求如下：第一，需要优化耐磨耐火材料。對生物质燃料循环流化床锅炉的磨损进行分析，发现耐磨材料被破坏，会影响生物质燃料循环流化床锅炉的磨损率。在裂缝过大的情况下，耐磨耐火材料很容易出现剥落破损的问题，因此应该增强耐磨耐火材料的物理性能，加大耐磨耐火材料的抗压程度、抗折强度等[5]。第二，需要对浇注料进行维护保养。在浇注料中增加钢纤维之后，还应该控制抓钉之间的距离。如果施工难度较大，则应该对浇注料进行维护保养，定期在浇注料中增加不锈钢纤维。第三，需要采用拉钩转结构。分层拉钩转能够对耐火耐磨砖进行固定，避免耐火耐磨砖在高温环境中出现脱落等情况。第四，需要设置膨胀缝。无论是应用耐磨耐火砖，还是应用耐磨耐火浇注料，都需要设置膨胀缝，避免因热胀冷缩而发生脱落情况。膨胀缝中需要增加一些耐火纤维，膨胀空间需要得到保证。

此外，在对锅炉防磨问题解决过程中，还要注重对锅炉运行中的磨损问题进行把握。在这一过程中，主要涉及到了冲蚀磨损。冲蚀磨损主要涉及到了冲刷磨损和撞击磨损。在对运行磨损问题解决是，要注重对运行参数的调整，以及从燃料特性入手，选择物料密度小、粒度小、硬度小的燃料，从而降低磨损速率，以有效降低锅炉磨损。

结论：综上所述，为了提升生物质燃料循环流化床锅炉的可用率，需要采用高效的防磨技术，应用优质的耐磨材料。通过对耐磨材料的有效应用，使锅炉的防磨性能水平得到更好地提升，以提升锅炉的使用寿命。此外，要注重对防磨技术进行创新，加强新技术手段地应用，从而使锅炉性能水平更好地满足实际需要。

参考文献：

[1]马务，盛昌栋.基于循环流化床气化的间接耦合生物质发电技术应用现状[J/OL].热力发电，2019（04）：1-7.

[2]段伦博，陈晓平，梁财，李英杰，李庆钊，赵长遂.以煤焦混合物为燃料的循环流化床锅炉SO_2排放特性[J].化工学报，2008（03）：728-734.

[3]高洪培，王鹏利，党黎军，孙献斌，徐正泉，王智微，张敏，王海涛，江建忠，张康道，蒋敏华.大型循环流化床锅炉燃料及脱硫剂燃烧试验[J].热力发电，2004（11）：1-3+78.

[4]张朴，巩向胜.新型液态燃料水焦浆与循环流化床锅炉工业应用若干问题的探讨[J].洁净煤技术，2004（02）：16-20+28.

[5]王文选，王凤君，韩松，陈传敏，赵长遂.循环流化床中石油焦与煤混合燃烧SO_2排放特性研究[J].燃烧科学与技术，2003（06）：507-510.