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循环流化床锅炉的主要磨损部件及防磨措施
发布时间：2013-10-26 08:50 来源：未知
1、概述
循环流化床锅炉作为新一代高效、低污染、清洁燃烧技术，具有燃料适应性广、负荷调节性能好、燃料稳定、低污染排放、灰渣综合利用性能好等优点，已得到广泛应用。
循环流化床锅炉是一种多次循环燃烧方式，不可避免地在炉内形成了一个高浓度区域，循环流化床锅炉内的高颗粒浓度和高运行烟速的运行特点，决定了炉内部件都会受到含尘烟气的高速冲刷，磨损问题较为突出，尽管锅炉厂在设计时采用了许多有效的防磨措施，但由于循环流化床锅炉内的固体颗粒浓度为煤粉炉的十至几十倍，在实际运行中循环流化床锅炉受热面的磨损速度仍比常规锅炉大得多。因此循环流化床锅炉的防磨措施必须引起特别重视，济锅在已运行一千多台循环流化床锅炉的基础上，针对出现的磨损问题进行了研究和分析，充分地总结经验，不断完善，对易受磨损设备或部位采取了一系列的防磨措施。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
2、循环流化床锅炉各部位的磨损
2.1炉膛水冷壁的磨损
水冷壁管的磨损是循环流化床锅炉中常见的磨损问题，也是承压部件中磨损最严重的部位之一，根据磨损的部位不同，炉内水冷壁管磨损主要集中在以下三个区域：炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区的磨损；炉膛四个角落区域的管壁磨损；不规则区域管壁的磨损。
水冷壁管与耐火材料过渡区域的磨损形式如图1，磨损发生在炉膛下部耐火材料与水冷壁管的交界处，图2为济锅减小磨损采取的结构，这样使灰料的着力点不在膜式壁上，效果十分明显；炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损原因一是在过渡区域内由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反，在局部产生涡旋流；另一个原因是沿炉膛壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变，因而对水冷壁管产生冲刷。图3为循环流化床锅炉耐火材料与水冷壁管过渡区的磨损机理图。炉膛四个角落区域的管壁磨损原因是角落区域内壁面向下流动的固体物料密度比较高，同时流动状态也受到破坏。不规则区域管壁（如穿墙管、炉墙开孔处的弯管、管壁上的焊缝等，此外还有一些炉内测试元件，如热电偶等）的磨损原因主要是不规则管壁对局部的流动特性造成较大的扰动。
2.2炉内受热面的磨损
在循环流化床锅炉炉膛内，除布置炉膛水冷壁外，在许多设计中还布置有屏式过热器、水平过热器管屏等。屏式过热器、水平过热器管屏的磨损机理与炉内水冷壁管的磨损机理相似，主要取决于受热面的具体结构和固体物料的流动特性等。
炉顶受热面所处的位置是烟气流必须流经的通道。高浓度、高速度的飞灰颗粒，大大地增加了在单位时间内颗粒对受热面的撞击率，加之气固流在离开炉膛时在炉膛顶部区域转弯，产生离心作用，将大颗粒物料甩向炉顶，更加剧了炉顶受热面的磨损随着循环流化床锅炉容量的增大，炉膛高度也增加，因而炉膛顶部受热面的磨损问题也变得不严重，炉膛顶部受热面的磨损问题可通过将炉顶与去旋风分离器的水平烟道拉开足够的距离来解决。
2.3省煤器和空气预热器的磨损
省煤器和空气预热器均布置在对流烟道内，由于其处于旋风分离器之后，就其磨损特征而言，其磨损也不成为一个主要问题。从目前投运的循环流化床锅炉已出现的磨损现象，磨损发生的主要部位出现在省煤器两端和预热器进口处。
2.4耐火材料的磨损
循环流化床锅炉内主要非金属耐火材料的磨损的位置有水冷壁布风板；燃烧室下部四周水冷壁表面；燃烧室内布置的水冷屏、过热器屏等下端表面及其穿墙处周围的水冷壁表面；燃烧室出口周围及出烟口流道内表面；分离器整个内表面；料腿及回料装置内表面；分离器出口烟道内表面；尾部对流烟道人口内表面。循环流化床锅炉耐火材料破坏的主要原因和机理：1）、温度循环波动和热冲击以及机械应力造成耐火材料产生裂缝和剥落；2）、固体物料对耐火材料的冲刷而造成耐火材料的破坏；3)、运行中由于耐火材料的性质发生变化而造成耐火材料的损坏。
3、循环流化床锅炉金属部件的防磨措施
3.1燃烧室底部密相区
该区是风一煤一炉渣强烈混合的区域，一次风、二次风吹动同体颗粒在此强烈翻腾运动，为了防止同体颗粒直接撞击水冷壁而造成磨损，将整个密相区水冷壁管的内表面焊接上密布销钉，覆盖高强度耐火浇注料，高强浇注料烧结后，抗压强度大于I(X)MPa，流化床内固体物料的抗压强度小于80MPa．高强浇注料可以长期可靠使用，从而杜绝了燃烧室底部密相区水冷壁的磨损。
3.2炉膛下部与燃烧室上部结合处
锅炉运行中，沿膜式壁内侧有一层下降灰流，称为贴壁灰流。该部分灰沿膜式壁向下流动，对磨损来说是纵向冲刷，另外下降的流速也较低，所以对膜式壁的磨损很轻微。但由于贴壁灰流的存在，炉膛下部与燃烧室上部结合处如不采取防护措施将出现局部磨损，设计中采用了新型弯管避让结构、低流化风速、高密相区等特殊的方法，避免灰流在结合部形成涡流，从而避免了磨损。
3.3旋风分离器、回料立管、回料阀、分离器出口烟道处的防磨
回料阀及旋风分离器及其出口烟道均是由耐火砖和耐火浇注料构筑成的。旋风分离器回料管为水冷料腿结构其内部敷设耐磨浇注料，耐磨浇注料采用高密度销钉固定。这些年来，随着循环流化床锅炉技术的迅速发展和提高，与CFB锅炉配套的高耐磨耐火材料也有了长足进步，目前已能较好地满足CFB锅炉对高耐磨耐火性能的要求。济锅旋风分离器炉墙结构为：分离器采用“Y”型铆固钉浇注耐火材料形式。铆同钉材质为20Cr14S12焊接在钢外护板上。每块浇注料尺寸为600mm×600mm×90mm，每一块浇注料上面有5个“Y”型铆同钉．块与块之间采用迷宫式“S”型交接缝，交接缝内为弹性耐热钢网，钢网内填充硅酸铝纤维纸。该技术克服了最早期布置3道托架砌PA砖膨胀不均匀易塌落的缺陷。此种结构是借鉴美国福司特惠乐公司技术，该技术在四川内江电站410t/hCFB锅炉上经过运行检验，性能稳定可靠。目前，哈锅、济锅、东锅所生产的高温绝热旋风分离器均采用此种结构。济锅运行在郯城化肥厂的240t/h高压循环流化床锅炉亦采用此种结构，运行结果表明该结构磨损轻微、从未出现脱落，而且具有良好的使用性能，十分便于后期维护更换。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂鲜强突遣淮淼难≡�。
3.4水冷壁、管屏、过热器的防磨措施。水冷壁管密相和稀相的交界区域、翼型管屏穿墙区域、人孔及二次风口区域、热工测点部位、水冷壁转角及锅炉管道弯曲部位的防磨措施。
(1)屏式过热器、水冷屏处于炉内高灰浓度区域，为减轻其磨损程度，均采用垂直布置方式，烟气呈纵向冲刷；同时，在其下部穿墙及倾斜段采用销钉加耐磨材料的方式，以避免管屏由于磨损而引起爆管。
(2)位于尾部对流竖井中的过热器管束及光管省煤器管束，均采用顺利布置方式，在每组过热器和省煤器管组前均设有防止烟气走廊形成的均流板，管组沿烟气流向第一排管子迎风面均设置有防磨盖板，防磨结构成熟、可靠。另外，在吹灰器有效范围内的尾部受热面管子和省煤器管子弯头处均加装有防磨盖板。
(3)实践证明磨损速率是烟气含尘浓度、烟气流速、粒子特性及烟道几何形状的函数，所以合理地控制管间烟气流速也是避免受热面管子磨损的重要手段。济锅锅炉过热器、省煤器段烟气流速分别控制在9.0 m/s和7.0m/s以下。
(4)炉内水冷壁管让管、弯管区域如人孔门、回料口、二次风口、热工测点、管屏穿墙等部位均采用密焊销钉加防磨材料的结构。
4、结论
文章对循环流化床锅炉的水冷壁、耐火材料、受热面、分离器等设备上的某些金属部件或非金属耐火材料产生磨损的机理进行了分析并提出了相应的防磨措施，大大减少了锅炉因磨损造成的运行故障，延长了锅炉运行周期，提高了循环流化床锅炉的燃烧效率和热效率，降低了劳动强度和维修费用，从而保证了循环流化床运行的安全性、可靠性、稳定性和经济性。
