循環(huán)流化床鍋爐防磨技術(shù)探討

馮雷華

摘要：由于循環(huán)流化床鍋爐是一種多次循環(huán)燃燒的方式，在運(yùn)行過(guò)程中不可避免的會(huì)在爐內(nèi)形成一個(gè)高濃度的區(qū)域，并且循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的高顆粒濃度和高運(yùn)行的煙速特點(diǎn)，在一定程度上決定了爐內(nèi)各個(gè)部件受到含塵煙氣的高速?zèng)_刷，使得磨損的問(wèn)題極其嚴(yán)重，雖然許多部門(mén)在設(shè)計(jì)的時(shí)候都采用了防磨措施，但是在實(shí)際運(yùn)行中循環(huán)流化床鍋爐由于其固體顆粒濃度過(guò)大，比煤粉爐高十至幾十倍，造成循環(huán)流化床鍋爐的受損速度較快，因此，循環(huán)流化床鍋爐的防磨技術(shù)措施還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)，從而完善防磨措施。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；鍋爐；防磨技術(shù)

1 循環(huán)流化床鍋爐

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是近二十多年發(fā)展起來(lái)的具有大型化等方面優(yōu)點(diǎn)，其容量可以和煤粉爐那樣幾乎不受限制的一種清潔的新型燃燒技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐與其它類(lèi)別鍋爐最主要區(qū)別是循環(huán)流化床鍋爐處在流化狀態(tài)下的燃燒過(guò)程。它具有NOx排放低、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、灰渣易于綜合利用、環(huán)保性能好、燃料適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)在未來(lái)我國(guó)的燃煤技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，將會(huì)是最現(xiàn)實(shí)且最適用的具有低污染高效的燃燒技術(shù)。

2 主要磨損的金屬部件

（1）布風(fēng)裝置。布風(fēng)裝置的磨損主要是風(fēng)帽的磨損，其中風(fēng)帽磨損最為嚴(yán)重的區(qū)域發(fā)生于回料口附近。其主要原因是循環(huán)的物料以較大的平行于布風(fēng)板的速度分量進(jìn)行沖刷風(fēng)帽。（2）爐膛的水冷壁管。爐膛的水冷壁管的主要磨損是在爐膛四個(gè)角落區(qū)域的管壁、不規(guī)則區(qū)域管壁。爐膛四個(gè)角落區(qū)域的管壁磨損的主要原因是該區(qū)域向下流動(dòng)的固體物料濃度比較高。不規(guī)則區(qū)域管壁主要磨損原因是不規(guī)則管壁對(duì)局部的流動(dòng)特性造成了較大擾動(dòng)。（3）爐內(nèi)受熱面的磨損。鍋爐爐膛內(nèi)的屏式過(guò)熱器磨損機(jī)理主要取決于受熱面的具體結(jié)構(gòu)和固體物料的流動(dòng)特性，與爐膛內(nèi)水冷壁管的磨損原理相似。

3 循環(huán)流化床鍋爐磨損機(jī)制

在實(shí)際工作中，由于機(jī)械作用、間或伴有化學(xué)或電的作用，物體工作表面材料在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中不斷發(fā)生損耗、轉(zhuǎn)移或產(chǎn)生殘余變形的現(xiàn)象稱為磨損。按磨損機(jī)制不同，可把磨損分為粘著磨損、磨料磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損、沖蝕磨損和微振磨損等類(lèi)型。在循環(huán)流化床鍋爐中，爐內(nèi)受熱面的磨損主要表現(xiàn)為沖蝕磨損。沖蝕磨損是指流體或固體顆粒以一定的速度和角度對(duì)材料表面進(jìn)行沖擊造成的磨損。沖蝕磨損有兩種基本類(lèi)型：一種為沖刷磨損，另一種為撞擊磨損，這兩種磨損沖蝕表面流失過(guò)程的微觀形貌不完全相同。沖刷磨損是顆粒相對(duì)固體表面沖擊角較小，甚至接近平行。顆粒垂直于固體表面的分速度使它楔入被沖擊物體，而顆粒與固體表面相切的分速度使它沿物體表面滑動(dòng)，兩個(gè)分速度合成的效果起刨削作用。如果被沖擊的物體承受不住這種作用力，就會(huì)被切削掉一小塊，經(jīng)過(guò)大量、反復(fù)的作用，固體表面將產(chǎn)生磨損。撞擊磨損是指顆粒相對(duì)于固體表面沖擊角較大，或接近垂直時(shí)，以一定的運(yùn)動(dòng)速度撞擊固體表面使其產(chǎn)生微小的塑性變形或顯微裂紋，在大量顆粒長(zhǎng)期、反復(fù)撞擊下，逐漸使塑性變形層整片脫落而形成的磨損。在循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)受熱面的磨損中，床料顆粒與金屬件和耐火材料的沖擊角度一般為0°～90°，因此，循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)水冷壁的磨損是上述兩類(lèi)磨損的綜合。影響循環(huán)流化床鍋爐磨損的因素很多，主要有燃料灰特性（灰粒特性、灰成分特性）、床料特性、部件或局部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、物料循環(huán)方式、運(yùn)行參數(shù)及受熱面的特性等。

4 循環(huán)流化床鍋爐防磨技術(shù)

4.1 布風(fēng)裝置的防磨技術(shù)

風(fēng)帽必須選用具有能夠在高溫下抗氧化和抗變形能力的材料。風(fēng)帽外表形狀應(yīng)是在滿足風(fēng)量的情況下，越小越好且盡量避免棱角，風(fēng)帽體應(yīng)在便于檢修的情況下，盡量是一個(gè)整體給料口的磨損及其防范措施在給料處，物料（循環(huán)物料和燃料）在重力和返料風(fēng)的作用下進(jìn)入爐膛，長(zhǎng)期的高溫和物料沖刷使得給料口被磨成一道道溝。因此對(duì)給料口管道材料的要求和風(fēng)帽的一樣。

4.2 爐膛下部水冷壁與耐火材料交接處的防磨技術(shù)

在水冷壁管上面加上焊擋板，可以有效的破壞向下流動(dòng)的固體物料流，運(yùn)用這種方法可以在一定程度上降低了水冷壁管的磨損程度。還可以改變交接區(qū)域的幾何形狀，從而使衛(wèi)燃帶和水冷壁的交界區(qū)域的局部流動(dòng)特性發(fā)生變化，從而達(dá)到防磨的主要目的。此外，應(yīng)讓水冷壁管的耐火材料結(jié)合簡(jiǎn)易彎管，使其衛(wèi)燃帶和上部的水冷壁管保持一致，使固體物料避免垂直下流，減少磨損的可能性。

4.3 金屬表面熱噴涂技術(shù)和其它表面處理技術(shù)

在循環(huán)流化床鍋爐的金屬表面噴涂能夠有效防止磨損和腐蝕，這主要是因?yàn)橥繉拥挠捕饶軌虮仍然w的硬度更加大，且在金屬表面噴涂之后，會(huì)在高溫的情況下生成致密、堅(jiān)硬和化學(xué)穩(wěn)定性較好的氧化層，可以使整個(gè)基體和氧化層緊密的結(jié)合在一起，這是較為主要的一個(gè)問(wèn)題。

4.4 讓管技術(shù)

目前，新設(shè)計(jì)循環(huán)流化床鍋爐的水冷壁通常采用讓管技術(shù)增加其防磨性能，具體方法是將膜式壁折彎讓管，使該處澆注料與膜式壁鰭片形成上、下一致的垂直面，使耐磨材料與光管交界處的磨損大大減輕。該措施一般適用于新設(shè)計(jì)的鍋爐，對(duì)早期投運(yùn)的鍋爐來(lái)說(shuō)，若進(jìn)行讓管改造則投資較大且改造困難。

4.5 多階布置的防磨槽結(jié)構(gòu)技術(shù)

多階布置的防磨槽結(jié)構(gòu)是一種通過(guò)改變爐內(nèi)流場(chǎng)，減少磨損顆粒與水冷壁接觸機(jī)會(huì)，降低顆粒流動(dòng)速度的主動(dòng)防磨措施。隔槽采用耐磨耐熱鋼板制作成波形板和小撐架焊接固定在水冷壁鰭片管上，其作用與防磨凸臺(tái)（防磨梁）類(lèi)似，但又有明顯的不同。防磨槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)有：（1）用波形耐熱鋼板與鰭片相焊，在水冷壁表面形成波形槽，波形槽在垂直水冷壁表面多層布置。（2）防磨槽很窄，只阻擋邊壁層中對(duì)磨損起作用的部分灰顆粒；對(duì)爐膛流場(chǎng)影響相當(dāng)小，不會(huì)在爐內(nèi)產(chǎn)生漩渦。（3）防磨槽能有效積灰，軟阻擋作用明顯，灰逐漸減速到零后溢出；使與水冷壁接觸的灰速度、濃度大幅度降低。（4）沒(méi)有被阻擋的邊壁層灰和從防磨槽溢出灰依然沿水冷壁管表面流下，但不會(huì)緊貼水冷壁表面，也不會(huì)像凸臺(tái)那樣被爐膛中向上的氣流攜帶上。（5）防磨槽溢灰口水冷壁最外端處最低，有效減少了最易對(duì)水冷壁產(chǎn)生磨損的水冷壁之間凹槽中的灰流量。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，循環(huán)流化床鍋爐的磨損問(wèn)題是影響循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)發(fā)展的一個(gè)比較關(guān)鍵因素。磨損問(wèn)題解決的好壞直接關(guān)系到循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)以及直接影響鍋爐機(jī)組的可用性。因此循環(huán)流化床鍋爐的防磨技術(shù)對(duì)鍋爐機(jī)組安全穩(wěn)定地運(yùn)行來(lái)說(shuō)具有重大的意義。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司）