循环流化床锅炉防磨技术探讨

冯雷华

摘要：由于循环流化床锅炉是一种多次循环燃烧的方式，在运行过程中不可避免的会在炉内形成一个高浓度的区域，并且循环流化床锅炉内的高颗粒浓度和高运行的烟速特点，在一定程度上决定了炉内各个部件受到含尘烟气的高速冲刷，使得磨损的问题极其严重，虽然许多部门在设计的时候都采用了防磨措施，但是在实际运行中循环流化床锅炉由于其固体颗粒浓度过大，比煤粉炉高十至几十倍，造成循环流化床锅炉的受损速度较快，因此，循环流化床锅炉的防磨技术措施还需要不断总结经验、改进，从而完善防磨措施。

关键词：循环流化床；锅炉；防磨技术

1 循环流化床锅炉

循环流化床燃烧技术是近二十多年发展起来的具有大型化等方面优点，其容量可以和煤粉炉那样几乎不受限制的一种清洁的新型燃烧技术。循环流化床锅炉与其它类别锅炉最主要区别是循环流化床锅炉处在流化状态下的燃烧过程。它具有NOx排放低、负荷调节范围大、灰渣易于综合利用、环保性能好、燃料适应性广等优点。循环流化床燃烧技术在未来我国的燃煤技术领域发展的很长一段时间内，将会是最现实且最适用的具有低污染高效的燃烧技术。

2 主要磨损的金属部件

（1）布风装置。布风装置的磨损主要是风帽的磨损，其中风帽磨损最为严重的区域发生于回料口附近。其主要原因是循环的物料以较大的平行于布风板的速度分量进行冲刷风帽。（2）炉膛的水冷壁管。爐膛的水冷壁管的主要磨损是在炉膛四个角落区域的管壁、不规则区域管壁。炉膛四个角落区域的管壁磨损的主要原因是该区域向下流动的固体物料浓度比较高。不规则区域管壁主要磨损原因是不规则管壁对局部的流动特性造成了较大扰动。（3）炉内受热面的磨损。锅炉炉膛内的屏式过热器磨损机理主要取决于受热面的具体结构和固体物料的流动特性，与炉膛内水冷壁管的磨损原理相似。

3 循环流化床锅炉磨损机制

在实际工作中，由于机械作用、间或伴有化学或电的作用，物体工作表面材料在相对运动中不断发生损耗、转移或产生残余变形的现象称为磨损。按磨损机制不同，可把磨损分为粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损和微振磨损等类型。在循环流化床锅炉中，炉内受热面的磨损主要表现为冲蚀磨损。冲蚀磨损是指流体或固体颗粒以一定的速度和角度对材料表面进行冲击造成的磨损。冲蚀磨损有两种基本类型：一种为冲刷磨损，另一种为撞击磨损，这两种磨损冲蚀表面流失过程的微观形貌不完全相同。冲刷磨损是颗粒相对固体表面冲击角较小，甚至接近平行。颗粒垂直于固体表面的分速度使它楔入被冲击物体，而颗粒与固体表面相切的分速度使它沿物体表面滑动，两个分速度合成的效果起刨削作用。如果被冲击的物体承受不住这种作用力，就会被切削掉一小块，经过大量、反复的作用，固体表面将产生磨损。撞击磨损是指颗粒相对于固体表面冲击角较大，或接近垂直时，以一定的运动速度撞击固体表面使其产生微小的塑性变形或显微裂纹，在大量颗粒长期、反复撞击下，逐渐使塑性变形层整片脱落而形成的磨损。在循环流化床锅炉炉内受热面的磨损中，床料颗粒与金属件和耐火材料的冲击角度一般为0°～90°，因此，循环流化床锅炉炉内水冷壁的磨损是上述两类磨损的综合。影响循环流化床锅炉磨损的因素很多，主要有燃料灰特性（灰粒特性、灰成分特性）、床料特性、部件或局部的结构特点、物料循环方式、运行参数及受热面的特性等。

4 循环流化床锅炉防磨技术

4.1 布风装置的防磨技术

风帽必须选用具有能够在高温下抗氧化和抗变形能力的材料。风帽外表形状应是在满足风量的情况下，越小越好且尽量避免棱角，风帽体应在便于检修的情况下，尽量是一个整体给料口的磨损及其防范措施在给料处，物料（循环物料和燃料）在重力和返料风的作用下进入炉膛，长期的高温和物料冲刷使得给料口被磨成一道道沟。因此对给料口管道材料的要求和风帽的一样。

4.2 炉膛下部水冷壁与耐火材料交接处的防磨技术

在水冷壁管上面加上焊挡板，可以有效的破坏向下流动的固体物料流，运用这种方法可以在一定程度上降低了水冷壁管的磨损程度。还可以改变交接区域的几何形状，从而使卫燃带和水冷壁的交界区域的局部流动特性发生变化，从而达到防磨的主要目的。此外，应让水冷壁管的耐火材料结合简易弯管，使其卫燃带和上部的水冷壁管保持一致，使固体物料避免垂直下流，减少磨损的可能性。

4.3 金属表面热喷涂技术和其它表面处理技术

在循环流化床锅炉的金属表面喷涂能够有效防止磨损和腐蚀，这主要是因为涂层的硬度能够比原先基体的硬度更加大，且在金属表面喷涂之后，会在高温的情况下生成致密、坚硬和化学稳定性较好的氧化层，可以使整个基体和氧化层紧密的结合在一起，这是较为主要的一个问题。

4.4 让管技术

目前，新设计循环流化床锅炉的水冷壁通常采用让管技术增加其防磨性能，具体方法是将膜式壁折弯让管，使该处浇注料与膜式壁鳍片形成上、下一致的垂直面，使耐磨材料与光管交界处的磨损大大减轻。该措施一般适用于新设计的锅炉，对早期投运的锅炉来说，若进行让管改造则投资较大且改造困难。

4.5 多阶布置的防磨槽结构技术

多阶布置的防磨槽结构是一种通过改变炉内流场，减少磨损颗粒与水冷壁接触机会，降低颗粒流动速度的主动防磨措施。隔槽采用耐磨耐热钢板制作成波形板和小撑架焊接固定在水冷壁鳍片管上，其作用与防磨凸台（防磨梁）类似，但又有明显的不同。防磨槽的结构设计特点有：（1）用波形耐热钢板与鳍片相焊，在水冷壁表面形成波形槽，波形槽在垂直水冷壁表面多层布置。（2）防磨槽很窄，只阻挡边壁层中对磨损起作用的部分灰颗粒；对炉膛流场影响相当小，不会在炉内产生漩涡。（3）防磨槽能有效积灰，软阻挡作用明显，灰逐渐减速到零后溢出；使与水冷壁接触的灰速度、浓度大幅度降低。（4）没有被阻挡的边壁层灰和从防磨槽溢出灰依然沿水冷壁管表面流下，但不会紧贴水冷壁表面，也不会像凸台那样被炉膛中向上的气流携带上。（5）防磨槽溢灰口水冷壁最外端处最低，有效减少了最易对水冷壁产生磨损的水冷壁之间凹槽中的灰流量。

5 结束语

综上所述，循环流化床锅炉的磨损问题是影响循环流化床锅炉技术发展的一个比较关键因素。磨损问题解决的好坏直接关系到循环流化床锅炉的设计以及直接影响锅炉机组的可用性。因此循环流化床锅炉的防磨技术对锅炉机组安全稳定地运行来说具有重大的意义。

参考文献：

[1]浅析循环流化床锅炉防磨改造[J].徐疆，王海霞，刘小文.区域供热.2014（03）.

[2]浅析循环流化床锅炉耐火防磨层的应用[J].陈国阳，王红娜.中国井矿盐.2013（01）.

（作者单位：平朔煤矸石发电有限责任公司）