循环流化床锅炉磨损的因素分析及防磨措施

摘 要：结合循环流化床锅炉受热面的实际磨损情况和磨损的因素分析，提出切实可行的防磨措施和改进方法，是锅炉长期经济稳定运行的关键。

关键词：循环流化床锅炉；磨损； 防磨措施；改造

中图分类号：U664.111文献标识码：A

1概述

黑龙江化工集团热电分厂于1998年投产济南锅炉厂设计制造的YG-75/3.82-M1型循环流化床锅炉。锅炉采用下部收缩的锥形炉底，中部垂直分布的膜式水冷壁，其由∮60×5的20g钢管和δ5的Q235钢板焊接而成。顺着烟气流向布置上吊下支的绝热旋风分离器，悬挂式高低温高热器，在尾部烟道竖井中设有省煤器、空预器。经过多年的运行实践，各受热面因磨损出现大量事故。

2 循环流化床锅炉磨损的主要因素分析

2.1循环流化床锅炉炉内物料总体循环形式的影响

在循环流化床锅炉中，受热面的磨损与流经其表面的固体物料运动形式密切相关。还与锅炉系统的几何形状以及配风方式和燃料、石灰石给入方式等有关。而对其影响最大的因素是物料的循环方式，单侧回料的循环物料在转弯处，大颗粒物料产生偏析因而使受冲刷部位的磨损较为严重，而双侧回料与单侧回料的方式不同，均是较高浓度的大颗粒物料由上而下流动产生的磨损。

2.2运行参数的影响

2.2.1烟气速度的影响。实验结果表明，冲蚀量E和烟气速度Ug之间存在下述关系，即E∝Ugn，其n值的大小是与灰粒的性质、浓度、粒度等因素有关。磨损量与烟气速度成（n>3）次方关系，烟气速度的提高会导致冲蚀磨损迅速增加。

2.2.2气流湍流强度的影响。通过对湍流强度的实验得知，随着湍流强度的增加，颗粒的湍流扩散作用加强，致使一部分本来应和壁面碰撞的颗粒受湍流脉动的影响而远离壁面，碰撞频率因子下降，冲蚀磨损量也随之而减少。

2.2.3烟气温度、受热面温度的影响。烟气温度的变化影响受热面管壁温度，管壁温度的变化很大程度上影响到金属材料的机械强度。金属壁面的耐磨性与壁面氧化膜的厚度及其硬度有密切关系。磨损随壁温的变化是由这些氧化层的组合所产生的，当烟速不高时，飞灰颗粒只能把管壁外的腐蚀物冲刷掉，只有当烟速大于某个临界速度后，飞灰颗粒的撞击作用已足以破坏氧化膜层后，金属表面才开始产生磨损。

2.2.4烟气成分的影响。烟气中常会有SO2、SO3、H2S等气体，在250℃以下烟温时这些腐蚀性气体会对壁面产生腐蚀作用，即使在300℃及以上壁温时，烟气中O2、SO2和壁面的氧化铁层作用仍会产生SO3，并逐渐腐蚀管壁。实验表明，在有腐蚀性气氛的烟气中比在中性烟气中管壁磨损速度快4-5倍。

受热面的防磨措施及改造

3.1水冷壁的防磨措施及改造

我厂锅炉水冷壁初投产时只在卫燃带采用高温耐磨浇注料进行防护，其他位置未作任何防磨处理。经过2-3年的运行，卫燃带上部1米高的范围内，人孔门的避让管及烟窗出口两侧水冷壁管束出现不同程度减薄，最大磨损量达3mm以上，爆管频繁。爆管停炉占总停炉的60%以上，因此每3年即更换沸上段管束。造成大修资金的浪费，又增加了检修时间和检修难度。

3.1.1锅炉运行中，调整好一、二次风风量配比，控制流化风速在3.5-4m/s较低范围内，保证炉膛出口烟速在设计范围内。煤种尽量选择15000kJ/kg以上中低等磨损的褐煤，有利于降低飞回浓度减少管束磨损。

3.1.2采用喷涂技术。在管壁易磨损部位进行超音速电弧喷涂，其优点：一是涂层与管材的结合强度高，涂层致密，孔隙率低。采用高硬度，高耐磨，抗高温腐蚀的GY-60材料，喷涂层厚度1mm以上，可保证一年内不泄漏。二是相对于其他喷涂，费用低，是用户的首选。其缺点是防磨时间短，次年再做喷涂时，涂层很难清除。如果打磨不干净，新涂层易起皮脱落，如磨损泄漏，很难焊接。

3.1.3采用防磨复合管技术。防磨复合管是水冷壁管内层采用20g钢管，外层采用耐高温、耐磨损、抗涡流的铁铝瓷材料。其优点是复合管外径和锅炉管外径尺寸相同消除过渡台阶，有效防止灰粒在此区域形成涡流及分流避免了磨损。缺点是脆性大，运行中防磨瓦易产生裂纹脱落。后来我厂改用材质为Cr25Ni20防磨瓦片克服了开裂脱落的缺点安装后已运行3年，至今完好。

3.2过热器，省煤器防磨措施及改造

3.2.1适当控制烟气流速，特别是防止局部流速过高。与水冷壁的防磨相类似，除了要控制一二次风量，还要保证烟道畅通、不堵塞，不偏流。流速过高阻力损失和受热面金属磨损增加，磨损越严重。为了控制烟气流速不超允许值，建议在尾部烟道加装烟气流速检测仪，运行人员及时发现烟气流速情况，及时作出调整，保证烟气流速不超标。

3.2.2降低飞灰浓度。烟气中飞灰浓度越高，单位时间内灰粒冲击次数越多，磨损越严重。其方法一是提高旋风分离器的分离效率降低尾部烟道飞回浓度 。二是燃用低灰份煤种。

3.2.3防止“烟气走廊”产生局部磨损。烟气走廊处的流动阻力较小，烟气流速大，流量多，灰粒也随之加速，磨损严重。为避免局部流速的烟气走廊，应保持受热面的横向节距均匀，防止受热面局部堵灰。同时在尾部烟道四角及角隅设置导流板，防止蛇形管与炉墙间的烟气走廊，可在两侧弯头处增设防磨护板，以减少烟气直接对受热面弯头的的冲刷和磨损。

3.2.4采用防磨护瓦或喷涂。在受热面所有弯头和迎风面部位都采用半圆形防磨瓦对扣包裹焊接，材质可选用铁铝瓷耐热铸钢或Cr25Ni20等耐高温金属，长期运行不会变形，且防磨瓦片厚度不宜超过4mm，要求内表面光洁接触严密不易窜入飞灰。防止防磨瓦厚度过大，改变烟气走向，对其他部位磨损过大。也可在易磨损区采用耐磨喷涂，保证运行一个周期。

3.2.5采用膜式省煤器。膜式省煤器可以使同长度光管的几何受热面增加1.5倍以上，除了可以在相同的空间布置更多的受热面之外，另一个显著的优点时整流作用和均分烟气流场的作用，从而可以清除或改善局部烟速过高所导致的局部磨损严重问题。

结语

循环流化床锅炉确有煤种适应性广，燃烧稳定，热效率高，负荷调节比大等优点，但也暴漏出许多磨损问题，只要我们采取适当的措施，在实践中不断地摸索创新，锅炉一定能够长期稳定运行。

参考文献

[1]岑可法 ， 倪明江 . 循环流化床锅炉理论设计与运行[M].北京：中国电力出版社，1998（5）.

[2]李青， 高山 .薛彦廷 火力发电厂节能技术及应用[M]. 北京：中国电力出版社， 2007（8）.

[3]岑可法， 骆仲泱. 循环流化床固体颗粒对受热面的磨损及降磨措施[J].煤炭加工与综合利用，1994（6）.