循环流化床锅炉防磨技术的探讨

摘 要：循环流化床锅炉是目前市场上使用效率较高污染较低，节能效果较好的一款产品，从循環流化锅炉问世以来就得到了国内外的一致好评。但在锅炉运行过程中磨损情况普遍存在，下面本文就以循环流化床锅炉出现磨损的原因以及防磨技术为主题进行论述，希望能够为缓解循环流化床锅炉磨损提供帮助，进而达到优化锅炉工作效率的目的。

关键词：循环流化床;锅炉防磨技术;锅炉磨损原因

0 引言

循环流化床锅炉不同于煤粉炉和层燃炉，它以循环燃烧为主要工作形式，但由于其自身的特点，在运行时炉内会形成一个高颗粒浓度区域，而且这些高浓度颗粒会在炉内快速运转，因此炉内极易受到磨损。虽然在循环流化锅炉设计过程中也会考虑到防磨问题，但在实际运行过程中固体颗粒浓度过高，在短的时间内循环流化锅炉就会受到严重的损伤。因此还需加强对防磨技术研究。

1 循环流化锅炉的主要工作原理

与其他形式的锅炉不同，循环流化床锅炉有着独特的燃烧方式，也可以说它是层燃炉和室燃炉的结合体，它在燃烧的过程中既能悬浮在炉膛里又能固定在炉排上。目前我国已经拥有了上千台燃烧劣质煤的沸腾锅炉，这类锅炉的主要应用技术是鼓泡技术，因此在燃烧过程中烟气的上升速度是非常快的，而在烟气上升的过程中会携带大量的小煤粒，会产生一定程度的浪费，从而降低了燃烧效率。此外，因为此类锅炉燃烧的是劣质燃料，所以产生浪费的同时也会增加烟气含量。而循环流化锅炉与其不同，因为大多数的燃烧和放热过程都是在流化床中进行的。在设计流化床时也设置了多个埋管受热面，由于在循环过程中会受到强烈的冲刷，所以埋管的受损情况非常严重，为了能够保障锅炉的使用安全，一般循环流化床锅炉的使用寿命在六个月左右，大大降低了炉子的使用效率和可靠性。与此同时循环流化床锅炉在使用过程中需要风机和脱硫剂的共同作用，但由于风机的耗能较高和脱硫剂使用效率低等问题，使燃烧原料使用种类受到了严重的限制。循环流化床是由大量的颗粒物组成的所以设置了不透煤的风布板，这样空气就能顺利的进入沸腾层，燃烧颗粒就能在沸腾层内燃烧，燃烧后所产生的灰渣会从溢流口从炉内排出。

2 循环流化床锅炉磨损的原因

2.1 烟气颗粒的浓度问题

循环流化床锅炉内的烟气浓度会随着燃烧时间的延长而增加，烟气的浓度越大受热面的磨损就会越严重。此外，颗粒数量的增多对循环流化床锅炉管壁的冲刷力度就会增大，磨损的速度就会加快。在循环流化床锅炉运行过程中，由于其燃烧方式的不同，颗粒的浓度就会随着锅炉负荷的增加而增大，烟气浓度也会随之不断上升，在这种情况下磨损也会越来越大。

2.2 燃料性质的影响

因为节能是循环流化床锅炉的设计的主要目的之一，所以这类设备的燃烧料与其他锅炉所用燃烧料存在着一定的差距，因此在锅炉运行过程中会产生大量的颗粒和灰分，而颗粒和灰分恰好是循环流化床锅炉产生磨损的主要原因，磨损的程度也会随着颗粒和灰分数量的增加而增加。特别是在燃烧一些高硬度的燃烧料时，所产生的颗粒硬度会更大，这时整个受热面受到的切削作用也会随之增加，在这种条件下循环流化床锅炉磨损的速度就会加快，影响整个锅炉的运行效率。

2.3 炉内的耐磨耐火材料问题

通常情况下循环流化床锅炉使用的都是高硫低热值的煤种，而这种燃烧材质在燃烧过程中会产生高浓度的灰分，在灰分的流速提高的同时锅炉就会造成严重的磨损。为了降低锅炉在运行过程中产生的损耗，大多数循环流化床锅炉的受热面都会设有耐火材料，这对运行过程中产生的磨损有一定的缓解作用。但是锅炉在运行过程中所产生的颗粒流化速度是不可能改变的，再加上循环过程中煤粉杂质与其他材料发生的化学反应的作用下，即使装有耐火材料，受热面也会因受到较大的冲击力而产生磨损。因此，在选择耐火材料时要尽量选择耐火耐侵蚀的材料，同时还要考虑到颗粒冲击产生的震动对耐火衬里的影响，要防止震动导致的衬里脱落，避免影响锅炉的正常使用效率。

2.4 热面布置和风速问题

因为锅炉运行过程中的循环作用，所以炉膛内部会出现不同程度的磨损，而且在运行过程中还会出现气流逆转的情况，由于气流的作用产生逆转位置的受磨损情况就会比较严重。在一些采用旋风分离器的循环流化床锅炉运行过程中，炉膛的水冷壁和侧墙都会出现不同程度的磨损，根据磨损的位置可以判断出磨损的位置都在迎风的一面。

通过对循环流化床锅炉的运行过程的分析，可以得知在煤质和受热面布置方式相同的前提下，烟气流速增加一倍，锅炉所承受的磨损就要增加七倍。由此可以看出烟气流速是影响磨损程度的关键因素，但烟气的流速过低会出现可燃物沉积的现象，因此保证正常的烟气流速是很重要的。

3 防磨技术研究

3.1 热喷涂防磨技术

在循环流化床锅炉金属表面增加涂层的方式是一种最常见的防磨损技术，它不仅能够起到防磨损的作用还具有一定的防腐性。主要原因是在增加涂层后会使原基体的硬度增加，在高温的作用下会形成性质稳定的氧化层，这样基体就能和氧化层结合，从而增加基体的硬度，在循环流化床运行的过程中基体的受磨损情况就会有所改善。

3.2 分离器防磨技术

作为循环流化床锅炉的关键组成部分，分离器在锅炉运作过程中发挥着重要的作用，主要体现在分离物料量和循环流化物料的粒径上，起到决定性作用。所以在设备运作过程中如果出现分离器的耐磨耐火材料脱落的情况，就会使分离器的工作效率大幅度降低，对整个循环过程有着非常不利的影响，尤其对循环物料的运行会产生明显的干扰。除此以外，如果耐磨耐火材料不慎掉入到返料装置中，返料装置就不能正常运行，就会直接影响锅炉的正常工作效率。所以在分离器的设计过程中要提高对耐磨耐火材料稳定性的重视，要做到确保耐火耐磨材料完全固定在指定位置。在对汽冷分离器的耐磨耐火材料进行固定时通常会采用内衬薄层耐磨浇筑料结构，然后再用不锈钢抓钉固定，这样的固定效果最好，是目前普遍应用的一种方法。

3.3 炉膛水冷壁与耐火材料交接处的防磨技术

通常情况下会选择在水冷壁管焊挡板的方法来降低水冷壁管的磨损度，因为在循环流化床锅炉运行过程中会产生向下流动的固体料流，而固体料流正是使水冷管壁产生磨损的主要原因，而焊挡板能够起到破坏料流的作用，降低了固体料流对水冷管壁的磨损。此外，还可以采取改变水冷管壁与耐火材料交接区域几何形状的方式，这种方式主要是能够改变交接区域的流动性，这样也能够达到防磨的最终目的。需要特别注意的是在采取防磨措施的过程中要注意未燃带要与上部水冷壁管形状保持一致，所以水冷壁管位置的耐火材料要做简易弯曲处理，这样固体料流的流动方向就会发生改变，能够起到减少冲击力和防磨的作用。

4 结束语

因为循环流化床锅炉的实用性较高，且节能效果较好，所以防磨技术问题在设备应用的过程中也得到了应有的重视。但通过对产生磨损的原因进行分析，可以了解到目前大部分的锅炉还存在磨损的情况，所以在今后循环流化床锅炉应用的过程中还要针对产生磨损的主要原因提出具体的防磨方案。相信随着实践经验的增加循环流化床锅炉防磨技术一定能够得到完善，循环流化床锅炉的应用范围也会逐渐扩大。

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作者简介：

何轶（1982- ），男，湖南常德人，2005年7月毕业于中国矿业大学，热能与动力工程专业，本科，助理工程师，检修部部长，从事设备检修及管理工作。