循环流化床锅炉防磨控制与处理

1、影响磨损的原因分析及其防磨技术措施论文浅 谈 锅 炉 磨 损 控 制 与 处 理申请人：王智华学科（专业）：热能动力工程指导教师：王长安2013年6月摘要循环流化床燃烧技术是一项近20年发展起来的清洁煤燃烧技术，是继链条炉、煤粉炉发展起来的高效率、低污染的新炉型，因其燃烧效率高、煤种适应性广、负荷调节范围大、氮氧化物排放低、易于脱硫等优点而备受青睐，已在世界范围内得到了广泛的应用和推广。随着循环流化床燃烧技术的日益成熟，循环流化床锅炉也以其大量的运行实践被公认为极具发展前途的炉型之一，成为今后电站锅炉的发展趋势。但这种炉型有一种致命弱点，就是磨损问题、也是严重制约了该炉型长周期经济的运行。为此

2、，我对影响锅炉不同部位磨损的因素进行了分析，并总结探索不同的防磨措施，发现锅炉的运行周期有了很大的提高。在此基础我也察看了其他电厂的技术资料，发现做好锅炉防磨控制与处理对提高锅炉运行周期具有积极作用。总之，本文通过分析CFB锅炉各部位的磨损形式、磨损机理，并提出了有效的防范措施，对提高循环流化床机组运行周期与经济性具有重要意义。希望大家能够互相参考研究。关 键 词：循环流化床锅炉、磨损、机理、部位、原因、措施论文类型：应用研究1 目 录1 磨损的概念与评价31.1 磨损的概念31.2 磨损的主要危害31.3 磨损的评价指标31.3.1 磨损量31.3.2 磨损率31.3.3 耐磨性32 磨损产

3、生的机理42.1 机理一42.2 机理二52.3 水冷壁磨损机理52.4 耐火耐磨材料磨损机理63 CFB锅炉不同位置的磨损83.1 受热面磨损83.2 耐火材料磨损83.2.1 耐火材料的作用93.2.2 CFB锅炉使用耐火材料的区域94 影响磨损的原因分析及其防磨技术措施104.1 受热面104.1.1 炉膛水冷壁磨损主要集中在以下六个区域：104.1.2 影响循环流化床锅炉受热面磨损的因素：104.1.3 受热面防磨技术措施124.2 耐火材料174.2.1 耐火材料选择：174.2.2 耐火材料破环的原因分析:184.2.3 运行中磨损原因：194.2.4 简单介绍磨损部位安装施工问题

4、：204.2.5 减少耐火材料损坏措施214.2.6 运行防磨225 结论与展望23 致 谢24 参考文献251磨损的概念与评价1.1 磨损的概念物体工作表面的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。也就是说流体或固体颗粒以一定的速度和角度对受热面和耐火材料表面进行冲击所造成的磨伤和损坏。还可以说磨损是物体表面与磨粒相互摩擦引起表面材料损失的现象，它是指一个表面同它相匹配表面上的硬质物体或硬质颗粒，产生切削或刮擦作用，引起材料表面破坏。另一种说法：磨损是由于表面的相对运动，使物件工作表面上逐渐丧失物质的现象，属慢性失效。在机械零件或耐火材料相对运动的部分被磨损剥离、或严重地发生

5、表面塑性变形而失效，都称为磨损。按照磨损机理可分为：黏着磨损、疲劳磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、微动磨损等。1.2 磨损的主要危害循环流化床锅炉主要分受热面磨损和耐火材料磨损。在受热面磨损中，不管是水管、汽管、烟管还是风管的磨损，轻者导致热应力变化，使其受热不均匀，重者造成爆管或受热面泄露，严重时导致锅炉停炉；耐火材料磨损会使耐火层脱落、锅炉漏风或加重磨损受热面；风帽磨损导致布风不均匀，严重时会使锅炉结焦，这些都将不同程度影响锅炉正常及安全经济运行。1.3 磨损的评价指标 1.3.1 磨损量（mm mm3 mg) 用材料的长度、体积或质量的变化来反应材料的总耗损量1.3.2 磨损率(mm/h mm

6、3/h mg/h) 就是材料磨损的速度1.3.3 耐磨性(h/mm h/mg h/mm3) 在一定条件下，材料抵抗磨损的性能2 磨损产生的机理2.1 机理一冲击磨损当固体颗粒沿垂直方向冲击受热面管子时，管子表面出现塑性变形或产生显微裂纹。（如下图一）切削磨损 当固体颗粒以与受热面平行的方向，高速冲刷管子时，对管子表面产生刨削作用，使管壁变薄。（如下图二）接触疲劳磨损 气流横向冲刷管子时，管子背面形成涡流，固体颗粒在涡流处对管子背面产生的磨损。（如下图三） 涡流 （图一）冲击磨损 （图二）切削磨损 （图三）接触疲劳磨损2.2 机理二磨粒磨损的机理有三种假说：（1）微切削假说，即磨粒磨损是由于磨粒

7、颗粒沿金属表面进行微量切削过程引起的；（2）疲劳破坏假说，即磨粒磨损是磨粒使金属表面层受交变应力和变形，使材料表面疲劳破坏；（3）压痕假说，对于塑性较大的材料，因磨粒在力的作用下压入材料表面而产生压痕，从表面层上挤出剥落物。总之，磨粒磨损的机理是属于磨料颗粒的机械作用，它在很大程度上与磨粒的相对硬度、形状、大小、固定程度以及载荷作用下磨粒与被磨表面的力学性能有关。2.3 水冷壁磨损机理在循环流化床锅炉中，气固两相流之间的滑移速度很大。在炉膛内部中心区域，流化风速高，而在炉壁附近，流化风速偏低，颗粒团随着气流向上运动的同时，固体颗粒也向流化风速较低的炉壁方向滑移聚集，并且沿炉壁向下流动，产生一个

8、强烈的炉内循环运动，形成流化床锅炉典型的环核空气动力学结构。物料在炉膛四周形成向下的，逐渐加厚的高浓度质量回流，使炉膛内颗粒质量浓度的分布特性呈下高上低状态，越靠近炉膛下部，其颗粒直径越大，质量浓度也越高，因此下部密相区的磨损速率远高于上部稀相区。炉壁的磨损，主要跟回料过程有关，当炉壁平滑垂直时，一般只发生低应力滑动擦伤磨损，其磨损较轻。而造成回流磨损较严重的局部磨损，危害性最大，往往是造成炉膛爆管的主要形式。局部磨损大多数是受热面结构原因所致，在炉膛壁面物的主要形式。局部磨损大多数是受热面结构原因所致，在炉膛壁面物料贴壁面回流过程中，遇到局部障碍物或凸台（凸台高度一般是微细灰粒直径的数倍）后

9、，改变该部位的颗粒流动方向，颗粒分流到障碍物的两侧，形成对管材的斜冲刷磨损；或颗粒物料回流到凸台上形成反弹，部分颗粒反弹到水冷壁上，形成对管壁的斜冲刷和正撞击磨损。磨损的强烈程度与障碍物的形状，凸台大小密切相关，凸台越大，大颗粒物料的反弹几率越多，磨损越严重，磨损范围越大；反之，磨损范围则小。一般情况下，大于凸台尺寸的回流颗粒起初反应并不敏感，大颗粒物料的反弹几率极低，它会沿凸台滑动或滚动而过。直径小于凸台高度的颗粒首先发生分流或反弹，管壁形成创伤后，磨损向管壁的母材深处发展，被磨损部位的管壁逐渐减薄，凸台则逐渐增大。随着磨损增加，凸台厚度逐渐加大，大尺寸颗粒的反弹几率增加，形成恶性循环，直至

10、磨损到水冷壁的强度被破坏（爆管）。实验研究表明：锅炉受热面管壁金属表面的磨损量存在以下关系： T=C23 T管壁金属表面的磨损量，g/m2； 时间，h； 飞灰撞击率，与飞灰浓度、飞灰颗粒直径、烟气流的粘性、烟气流速以及管子的直径有关，飞灰颗粒大小及其分布特性与煤的燃烧特性、细度、燃烧方式以及燃烧条件有关。 烟气中飞灰质量浓度，g/m3； 飞灰颗粒的流速，可近似地取用等于烟气流速。m/s； C比例常数，代表了飞灰颗粒的磨损特性，与煤种有关。2.4 耐火耐磨材料磨损机理造成耐火耐磨材料破坏和脱落的主要原因有：有些耐磨料本身的成分配比不符合要求，使耐磨料的稳定性达不到设计要求，表面硬度减弱以及粘结力

11、降低，耐磨料极易磨损和脱落。 设计结构不合理也会造成耐磨料脱落，如抓丁、拉砖钩数量较少以及设计强度降低都会造成耐磨料大面积脱落。施工工艺不良也容易造成耐磨料的损坏，在施工过程中没有严格按照料、高温粘合剂浓度进行合理配比，耐磨料中水分较大或者没有严格按照烘炉特性曲线进行烘炉、施工时预留的膨胀缝不符合要求或膨胀缝设计存在问题等，在运行中极易造成耐磨料大片脱落。温度循环波动和热冲击以及机械应力造成了耐火材料的裂缝和剥落。温度循环波动时，由于耐火材料骨料和黏合料的热膨胀系数不同，继而形成内应力破坏耐火材料，这常常造成耐火材料内衬的大裂缝和剥落。温度快速变化产生的热冲击（如启动时）可使耐火材料内的应力超

12、过抗拉强度而产生剥落。固体物料的冲刷造成耐火材料的破坏。耐火材料性质变化造成的磨损。例如因金属的渗透而造成耐火材料渐衰失效和渗碳造成耐火材料的变质破坏等。3 CFB锅炉不同位置的磨损3.1 受热面磨损在循环流化床锅炉中，由于炉内固体物料浓度、粒径比煤粉炉要大得多，所以流化床锅炉受热面的磨损要严重得多，但炉内磨损并不是均匀，一般磨损部位有一下几处：风帽磨损，最严重的区域在物料返料口附近由于风帽处于沸腾的床料激烈的摩擦中，因此磨损较为严重。CFB锅炉物料流动的一个特点是炉膛中心的物流上升速度较快，接触四周膜式壁的物料流速较慢，且沿壁面向下流动（即壁面流）。上升中心流与下降环流在炉内形成"

13、内循环"，因此布风板边缘上的风帽朝向炉墙的一侧磨损相对偏重，且靠近下煤口和返料口处的风帽磨损更为严重些。水冷壁磨损，最严重部位炉膛下部水冷壁与耐火浇注料交界处、炉膛四角区域以及一些不规则管壁，这些不规则管壁包括穿墙管、炉墙开孔处的弯管、管壁上焊缝等二次风喷嘴处和热电偶插入处。高温旋风分离器的入口烟道及上部区域以及中心筒。对流烟道受热面的某些部位，如过热器、省煤器和空气预热器的某些部位。外置换热器的磨损。循环流化床锅炉主要分受热面磨损和耐火材料磨损。在受热面磨损中，不管是水管、汽管、烟管还是风管的磨损，轻者导致热应力变化，使其受热不均匀，重者造成爆管或受热面泄露，严重时导致锅炉停炉；耐

14、火材料磨损会使耐火层脱落、锅炉漏风或加重磨损受热面；风帽磨损导致布风不均匀，严重时会使锅炉结焦，这些都将不同程度影响锅炉正常及安全经济运行。3.2 耐火材料磨损长期在高温条件下运行的循环流化床锅炉，启停及负荷变化容易造成反复的热冲击，炉内又有大量高速运动的高温固体物料冲击，因此在燃烧室中需要使用耐火材料来对受热面等进行保护。另外在高温分离器、烟道及物料回送管路等处也要使用大量耐火材料。然而运行中，经常会由于种种原因造成耐火材料脱落，调查表明在锅炉事故中因耐火材料层脱落而造成的事故约占15%，他是仅次于受热面磨损的第二大事故原因。3.2.1 耐火材料的作用1）防止锅炉高温烟气和物料对金属构件的高

15、温氧化腐蚀和磨损；2）有隔热的作用3.2.2 CFB锅炉使用耐火材料的区域1、布风板与风帽之间；2、炉内下部四周水冷壁表面；3、屏式过热器下端表面；4、炉膛出烟口内表面及与出烟口相邻的后墙部分表面；5、旋风分离器内表面；6、料腿及回料腿内表面；7、出口烟道内表面；8、尾部受热面集箱表面（如下图 四）CFB锅炉耐火材料使用区域（黑实线）（图 四）4 影响磨损的原因分析及其防磨技术措施4.1 受热面4.1.1 炉膛水冷壁磨损主要集中在以下六个区域：炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁冲刷、撞击磨损；炉膛中、下部四角区域管壁冲刷磨损；炉膛出口两侧墙管壁切向冲刷磨损；水冷壁对接焊缝冲刷磨损；不规则区域

16、（如穿墙管、热电偶、看火孔、浇注料凸台、炉膛开孔处弯管等）管壁冲刷、撞击磨损。密相区浇注料易磨损区域（如落煤口、返料口、二次风口）冲刷磨损。4.1.2 影响循环流化床锅炉受热面磨损的因素：床料的特性床料特性的影响：固体颗粒的流动速度颗粒的大小颗粒的浓度颗粒的硬度（灰分多，劣质煤硬度大）颗粒的密度和形状颗粒的成分（硅、铝含量高，磨损性强）物料循环方式物料循环对磨损的影响：如下图易磨损区去分离器物料循环磨损速度金属受热面壁温的影响 400 温度说明：1）当温度很低时，温度的变化与磨损关系不大；2）当温度达到400度左右时，温度提高，磨损急剧减轻；3）温度继续升高，磨损又开始加剧原因 ：1）当温度很

17、低时，温度的变化不会影响床料和金属壁面的硬度，故对磨损影响不大；2）当温度达到400度左右时，金属表面形成了氧化膜（Fe2O3 Fe3O4 FeO），其硬度远远大于金属本身的硬度，故磨损减轻3）温度继续升高，氧化膜的成分发生了变化，硬度降低，磨损加剧金属受热面壁温的影响受热面的布置方式4.1.3 受热面防磨技术措施一、主动多阶式防磨梁技术耐火耐磨材料形成凸台，沿水冷壁高度方向以一定间距水平或倾斜多阶布置防磨凸台显著降低了炉膛贴壁流的速度和浓度（贴壁流速度可由8m/s减少到2m/s ）保证水冷壁管的耐磨寿命由3个月左右延长到1年以上技术特点:主动方式，降低了炉膛贴壁流的速度和浓度安装简

18、单方便，不需对炉膛水冷壁进行大量改造运行可靠，检修简单方便如：炉膛内增加四道防磨梁从循环流化床锅炉磨损机理可以看出，受热管壁的磨损量与飞灰颗粒流速的三次方成正比，与烟气中飞灰质量浓度成正比，因此降低物料沿壁面下降速度流和质量流，可以降低炉膛水冷壁管的整体磨损速率。从炉膛卫燃带往上至炉膛上部人孔处增加了四道防磨梁。每道防磨梁间距约2米，其中第二道和第四道防磨梁设置在水冷壁对接焊缝上，第一道防磨梁设置在卫然带浇注料往上约2米位置，第三道防磨梁设置在第二道和第四道防磨梁之间。炉内防磨梁技术由西安热工研究院有限公司研发，并已在国内30多台135MW等级上以的CFB锅炉广泛采用，主要是在锥段上水冷壁加装

19、间距不等的多道耐火防磨横梁，通过降低炉膛四周近壁区颗粒团（贴壁流）沿着壁面向下加速流动的速度，减轻下落粒子对管壁的冲击来减轻磨损。这种防磨梁凸台主要由耐磨耐火浇注和龟甲网组成，通过销钉将凸台固定在水冷壁上，凸台沿水冷壁高度方向以一定间距水平或倾斜多阶布置，安装简单方便，无需对炉膛水冷壁进行大量改造，运行可靠，防磨效果较为理想，无论是新建机组还是已投运机组均可采用。二、卫燃带区域防磨处理磨损原因主要是浇注料与水冷壁过渡区域凸台受物料下降流碰撞、冲刷，对凸台接触面处水冷壁管形成冲刷凹痕采取措施：降低浇注料至水冷壁让管处，重新施工可塑料，避免飞灰颗粒的堆积和形成新的磨损。对已磨损水冷壁管进行堆焊后打

20、磨平整，着色检查合格，在水冷壁管外增加防磨瓦。同时，对卫燃带膜式水冷壁过渡区域自浇注料往上至1.5米处喷涂耐磨合金进行防磨。三、不规则区域的防磨处理不规则区域磨损主要指使飞灰沿壁面下降过程中，流动方向改变，对水冷壁形成冲刷磨损的区域，如屏过穿墙管、看火孔处弯管、热电偶、水冷壁对接焊缝、浇注料与水冷壁过渡区域。即使很小的不规则几何尺寸，都会形成很大的磨损，主要原因是不规则管壁对局部流动特性扰动较大，高速、高浓度飞灰沿壁面下降过程遇不规则壁面改变流向冲刷水冷壁而成。采取措施：对该区域进行仔细检查，对磨损严重水冷壁管进行堆焊-打磨-着色检查或换管，对易磨损区域增加防磨瓦、热喷涂和重新施工可塑料，定期

21、进行检查和更换防磨瓦等。四、其他水冷壁防磨措施（1）敷设耐火材料 这种方式需要在水冷壁管上焊接销钉以固定耐火材料，耐火材料的敷设厚度一般控制在5070mm。该技术在锅炉密相区和炉膛出口周围广泛应用，施工简单，防磨效果好，但会导致锅炉换热特性下降，敷设完成后还需要进行烘炉和热养护。 （2）焊接护瓦这种方式主要用于水冷壁与耐火材料的结合部位，尤其是在密相区上部与水冷壁结合部位、分离器出口附近敷设耐火材料的水冷壁管边缘部位、炉膛顶部敷设耐火材料水冷壁管的边缘部位、尾部受热面蛇形管的迎风面、风水联合冷渣管蛇形管的迎风面等，防磨效果相对较好。防磨护瓦受热不均容易导致护瓦变形，部分护瓦

22、变形后会造成局部区域的磨损加剧，从而影响防磨效果，并且检修和维护工作量较大。 （3）金属喷涂 金属喷涂一般用在密相区上部水冷壁12m、给煤口正面的水冷壁、中隔墙水冷壁下的前后墙水冷壁、炉膛的四角、炉膛顶部、尾部烟道顶部等部位。目前，超音速电弧喷涂和超音速火焰喷涂应用较多。超音速电弧喷涂先用高铬镍基钛合金材料打底形成过渡涂层，再在打底层上面喷涂一层高耐磨的金属陶瓷涂层，均匀喷涂4遍，使涂层厚度达到0.50.8mm以上，涂层边沿平滑过渡；电弧喷涂涂速度高，涂层化学成分和硬质相含量易调整，在电厂CFB锅炉水冷壁防磨中应用较广；超音速火焰喷涂利用丙浣、丙烯等碳氢系燃气或氢气与高压氧

23、气在特制的燃烧室（喷嘴）内燃烧产生的高温高速焰流进行喷涂，将粉末沿轴向或侧向送进焰流中，粉末粒子被加热到熔化或半熔化状态的同时，被加速到300600m/s撞击在基体上后形成高强度致密涂层。该方法成本高，现场作业困难，粉末消耗量大，对粉末要求苛刻，而且易出现喷涂层本体磨损，喷涂层起皱脱落等问题。 需要指出的是，喷涂后水冷壁管换管时，必须将坡口喷涂层处理干净（处理高度距焊口控制在3050mm，下部焊口选下限，上部焊口选上限），否则金属喷涂层中的Cr、Ni在焊接时会在高温下溶化，进入焊接液引起脆性裂纹。例如，某发电公司1号炉防磨喷涂管换管时就因此3次返工，仅水冷壁换管一项检修项目（共42道

24、焊口）就耗时15天。（4）让管和凸台技术 让管是改变水冷壁管的几何形状，利用耐磨耐火材料结合简易弯管使垂直段耐磨耐火材料与上部水冷壁管保持平直，将旋涡形成于耐火材料区域而避免磨损水冷壁。这种防磨措施主要应用于密相区上部与水冷壁结合处，若结合焊接瓦技术，防磨效果将更好。护瓦的加装高度最好控制在200mm左右，既可起到防磨作用，又避免了浪费。由于沿着锥段耐磨耐火材料的上升气流决定了旋涡的大小，因此设计时应重点考虑气流的流速和方向，并以此来确定让管的结构。实践表明，利用让管结构可以有效防磨，但具体效果与锅炉的流化速度和锥段结构有关。此外，让管会使耐火材料上部平齐处应力过于集中，不易固定。&

25、#160;凸台技术放弃了原来耐磨耐火材料斜坡平滑过渡的结构，而是将耐磨耐火材料伸出，形成耐磨耐火材料平台，运行中炉内物料在平台上自然堆积，形成软着陆区，承受贴壁下行物料的冲刷，对此处水冷壁、护板以及耐磨耐火材料都起到了一定的保护作用。凸台结构是德国EVT公司在该国CFB锅炉主要燃用褐煤的前提下提出的。凸台结构的施工难度较大，施工质量很难达到设计要求也是引起水冷壁管磨损的主要原因。基于国内的实际情况，在新的CFB锅炉工程中大多采用了让管技术。 （5）加纵向肋片 主要用于竖直布置的水冷壁管，对物料流场有整流作用，可以规范贴壁面的物料流动，在一定程度上达到延长受热面寿命之目的。&

26、#160;（6）运行参数控制严格控制入炉煤粒度、燃烧室流化速度等。燃烧室流化速度可以控制在4.55.5m/s，对低灰分、小粒径煤取高值，高灰分、粗粒径煤取低值；对低热值、多灰燃料粒径取08mm，对高热值烟煤、无烟煤粒径取010mm。CFB锅炉的低风量、低风速运行减轻磨损效果明显，如某发电公司480t/hCFB锅炉的一次风量由投产之初的26万m3/h（标准状态，下同）降低到17万m3/h，磨损明显减轻。（7）加强防磨和受热面焊接监督 主要是利用停炉检修的机会，测量磨损受热面的减薄量，对于磨损较严重的区域重点监督，水冷壁厚度测量宜半年进行一次。需要指出的是，加强防磨监督不仅要关注“四管”

27、，还应该将膜式壁的鳍片列入监督范围，定期测厚，例如某发电公司2009年1号炉后墙水冷壁因鳍片漏风造成水冷壁磨损爆管，同年2号炉停炉检查，将鳍片列入“四管”监督范围，共查出鳍片漏风10处，鳍片磨损超标6处，特别是发现漏风鳍片周围的水冷壁多处出现了磨损超标，通过这些部位的及时处理，确保了设备的安全稳定运行。 受热面焊接不仅要保证焊口100%的X射线探伤合格，而且要严格控制焊接部位凸起的高度，一般要求水冷壁管焊接凸起的高度小于1mm，鳍片焊接凸起的高度小于2mm，以防形成局部涡流，产生磨损。五、过热器管子的磨损  从旋风分离器中心筒出来的烟气会因惯性偏向过热器室顶棚，因

28、此对过热器上部管子冲刷较重，一般在此处顶棚上设一道高30cm宽20cm的圈梁和在过热器上部加防磨护瓦来防护。但为了保险起见，我们在过热器下部也增设了防磨护瓦，另外，每次停炉要认真检查管排是否整齐而无错排出列的管子。为防止烟气走廊的形成，我们在管排中间插上几根水平的不锈钢铁板固定好，强制使管排整齐，并在磨损严重的前三排管子上加焊护瓦，有效的减轻了磨损情况。六、省煤器管子的磨损  省煤器管系最上边两排一般设计有防磨护瓦，可有效地保护下面的管子，但由于烟气的折流冲刷，应注意第三排管子的磨损情况，一旦泄漏，只有将泄漏的管子堵死弃用。省煤器管系与联箱相连的穿墙管段都设计有直形护瓦，一

29、般正常运行2-3年后，会有少数护瓦磨穿，甚至磨透管子而泄漏停炉，因此，应注意停炉时定期检查，及时补焊或更换护瓦。另外我们还遇到过这么一种磨损导致泄露停炉情况，由于弯头护帘过长，直接抵到穿墙管护瓦上，由于护帘的导向作用，烟气颗料径直冲刷穿墙管直形护瓦，以致磨穿护瓦和管壁而泄漏停炉，处理方法是：将如图所示护帘最下段割去，减轻其导流作用，在直形护瓦上再加焊一层护瓦，并定期检查即可。  七、空气预热器管子的磨损  卧式空预器管子上口都应加防磨套管，因为离管口以下300-400mm处为最大磨损点，磨损后会造成送风外逸，风量减少，影响燃烧。而有的锅炉厂只为其中的一组

30、空预器管箱配带防磨套管，造成未配带防磨套管的空预管箱子的磨损，应注意检查是否有此现象，并及时补加套管。 八、风帽的磨损由于风帽处于沸腾的床料激烈的摩擦中，因此磨损较为严重。CFB锅炉物料流动的一个特点是炉膛中心的物流上升速度较快，接触四周膜式壁的物料流速较慢，且沿壁面向下流动（即壁面流）。上升中心流与下降环流在炉内形成"内循环"，因此布风板边缘上的风帽朝向炉墙的一侧磨损相对偏重，且靠近下煤口和返料口处的风帽磨损更为严重些。笔者提出一个合理建议：在三个下煤口以下1米处将浇注料筑成一凸球状，使下落的煤粒碰溅到凸球处而扩散开，可以使煤粒扩散范围加大，有利于流化燃烧更充分

31、。同时，使风帽磨损更均匀些。凸球还可阻止上窜火焰使煤结焦堵塞下煤口。笔者还建议：将风室中间隔板割开相通（但要避开风道进风口），使左右风室压力均等，防止因风门误关导致布风板上风力不等流化不均，造成燃烧不好，磨损不均的现象，而且还可通过割开口便于检修检修。在风帽类型的选择上，可以选用迷宫式钟罩型风帽，此种风帽对帽顶的冷却能力好，使用寿命明显延长。风帽顶形式最好采用子弹头式或菌状式。4.2 耐火材料目前国内循环流化床锅炉用耐火材料一般按作用可分为三类：耐磨耐火材料砖、浇注料、可塑料和灰浆；耐火材料砖、浇注料和灰浆；耐火保温材料砖、浇注料和灰浆。通常采用的耐磨耐火材料的品种有：磷酸盐砖和浇注料，硅线石

32、砖和浇注料，碳化硅砖和浇注料，刚玉砖和浇注料，耐磨耐火砖和浇注料，最高档次的还有氮化硅结合碳化硅产品等品种。4.2.1 耐火材料选择：材料的选择要从材料的物化性质(包括耐磨性、耐热性、耐蚀性、导热性、稳定性、热胀性、收缩性、抗压抗折性和容重)着手，兼顾经济性。结合内衬部位的特点、承载内衬的部件结构、耐温抗磨要求进行综合比较，做到技术先进、结构可靠和经济合理。因此，耐火材料一般都采用几种不同材料进行分层敷设。内衬材料有定型制品与不定型制品，定型制品以预制品和砖为主，而砖在循环流化床锅炉中大面积的耐磨墙体中应用较多，如分离器、返料器、尾部烟道等。常用的衬里材料有硅线石砖、锆铬刚玉砖、氮化硅砖、碳化

33、硅砖等。不定型制品有耐磨耐火可塑料、耐磨耐火捣打料、耐磨耐火浇注料等。（1）耐磨耐火可塑料：是由耐火骨料、结合剂和液体组成的混合料。交货状态为具有可塑性的软坯状或不规则形状的料团，可以直接使用，主要结合剂为陶瓷、化学(无机、有机·无机、有机)结合剂。以捣打(手工或机械)、振动、压制或挤压方法施工，在高于常温的加热作用下硬化。为我公司常用耐火材料。耐磨可塑料的成分为11.44%SiO2、0.88%Fe2O3、80.34%Al2O3。（2）耐磨耐火捣打料：组成基本与耐磨耐火可塑料相同，所不同的是耐磨耐火捣打料一般来说均在现场调配，用多少配多少，最适合用于用量不大的修补，而耐磨耐火可塑料，

34、不宜久存，特别是开封后极易硬化，故较适用于用量较大的批量施工。如悬吊在炉膛的受热管束，使用现存的可塑性软坯在管节距之间捣打挤压，既密实又施工方便。（3）耐磨耐火浇注料：是由耐火骨料和结合剂组成的混合料。交货状态为干态，加水或其他液体调配使用。主要结合剂为水硬化性结合剂，也可以采用陶瓷和化学结合剂，以浇注、振动的方法施工，无须加热即可凝固硬化。因此，在循环流化床锅炉中，一些不宜承受强烈热冲击的设备以及难以烘烤的部位如炉膛出口、分离器、返料腿、尾部烟道等，利用专用的振动棒振实耐磨耐火浇注料，自然养护即可。4.2.2 耐火材料破环的原因分析:（1）热应力和热冲击；炉内温度循环波动，耐火材料的骨料与粘

35、合剂以及金属件的膨胀系数不同，从而产生热应力；炉内温度快速变化，产生热冲击，产生热应力。由于温度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。温度波动时，由于耐火材料骨料和粘合料间热膨胀系数不同而形成内因应力，从而破坏耐火材料层，造成耐火材料内衬的裂缝和剥落。温度快速变化造成的热冲击（如启动过程中）可使耐火材料内的应力超过抗拉强度而剥落。机械应力所造成的耐火材料的破坏则主要由于耐火材料与穿过耐火材料内衬处金属件间热膨胀系数不同而造成的。（2）固体物料的冲刷；由于固体物料对耐火材料的冲刷而造成耐火材料的破坏。循环流化床锅炉内耐火材料的易磨损区域包括边角区、旋风锋利其和固体物料回送管路等。试

36、验数据表明，耐火材料的磨损随冲击角的增大而增加，因此在进行旋风分离器、烟道等施工时应使冲击角尽量减小。（3）耐火材料性质变化；碱金属的渗透、渗碳、粘合剂达不到养护要求、烘炉不充分等（4）耐火层脱落的防止措施不当要防止耐火层脱落，一方面应从设计角度选好性能良好的耐火材料。在敷设采用几种不同材料进行分层敷设，并可在衬里内添加金属纤维增加其刚性和抗冲击能力。另外，在锅炉启停过程中，应限制温升或降温速度，防止产生过大热应力。高温分离器耐火材料脱落炉膛顶部及分离器入口段，旋风筒弧面与烟道平面相交部位是磨损主要部位。在此部位烟气发生旋转，物料方向改变，速度高且粒度粗、密度大，磨损就很快，同时，该部位耐火材

37、料较厚，一般情况下又不均匀，温度梯度也不均匀，加之经受900以上的高温，偶尔也会达到1100以上，因此过度的热冲击会引起衬里材料的裂缝，造成耐磨材料的破坏。另外，分离器筒体和锥体都承受着相当恶劣的工作条件，其中可能会承受几分钟之内500600的温度冲击、循环变化及磨损等。对许多衬里来说，反复的热冲击、温度循环变化、磨损和挤压剥落等共同导致了大面积损坏。当裂纹或磨损发生时，表面更粗糙或有凸起，磨损速度将进一步加快。对于旋风分离器下部锥体，由于面积缩小，物料汇集密度增大且粒度最大，加上物料下落速度快，必然造成快速磨损。从耐火材料结构上来看，旋风分离器的浇注为分层分块浇注，各层均用耐热钢筋固定于钢梁

38、上上。每块之间留有膨胀间隙，分层错开。一般情况下，对于炉膛顶部及分离器入口这两个部位均使用密实且含有不锈钢纤维丝的抗磨材料，这种材料具有令人满意的使用寿命。若由于热冲击、温度波动等原因造成过多的裂缝或损坏时，可以采用熔氧化硅基浇注料取而代之。对于旋风分离器筒体和锥体，一般采用超强浇注料。当发生裂缝磨损时，修补方案之一是用耐磨莫来石砖覆盖的耐火砖或耐火预制块来代替浇注的厚衬里。也可以用磷酸盐粘结可塑料进行修补。旋风分离器的易磨损区域，旋风分离器的磨损主要发生在进口烟道和筒体上部的区域。立管及返料器循环流化床锅炉中，这一部分经常出问题。热冲击、严重的磨损及循环变化导致了反复的损坏。很多原始设计都使

39、用厚的密实保温浇注料，不过因为很难有足够的施工空间，这种材料很难施工得当。衬里的浇注料保温层用振动浇注法施工。在耐磨可塑料料中添加不锈钢纤维丝用耐热抓丁浇注。4.2.3 运行中磨损原因：运行中磨损原因有如下两点：（1） 当运行中颗粒组分中粗颗粒较多时，燃煤粒径分布达不到循环床锅炉的要求，粒子循环量小，粗颗粒将沉浮于燃烧室下部燃烧，造成密相床燃烧份额过大，炉床将超温结焦。运行中为避免结焦，减少给煤，会造成锅炉达不到设计蒸发量。为防止粗颗粒煤沉低而引发事故，通常采用大风量运行；不仅在额定负荷下风门全开，而且在低负荷时也不关小风门。这种大风量运行方式，不仅引起烟气量、烟温的变化，还会因大风量而造成扬

40、析量增大、密相床燃烧份额下降、飞灰浓度增加等变化。同时，通过对流受热面的烟气流速上升，烟气中粒子尺寸增大，急剧加速了受热面的磨损。（2）运行时如果颗粒组分中细颗粒比较多时，则床层不易建立，密相床的温度难以维持，即使能维持密相床的燃烧温度，较细的颗粒也将被扬析，加大尾部受热面的磨损，同时也难以保证锅炉烟气出口的粉尘排放要求。因此，在运行中应注意控制风量，降低烟气的流速，控制床料及煤粒的筛分比，减少灰粒子浓度和粒子直径，以减少磨损。4.2.4 简单介绍磨损部位安装施工问题：一、炉膛密相区炉膛布风板周围为四侧水冷壁，在布风板上部3.5m高度范围内水冷壁内侧全部焊接销钉，整体浇注“耐高温耐磨刚玉可塑料

41、”，外侧安装金属护板。该区域是循环流化床锅炉燃烧的中心，在此进行煤粒流化、燃烧、燃尽的全过程。该部位的磨损全部由耐高温耐磨浇注料来承担，浇注料的材质和施工是减少磨损的重点。首先是选择合适的材料，浇注料在不同温度下的耐磨度很低，故在施工前要特别注意材料的选用有的材料在14001600范围内耐磨度最高，但在8001000 温度区耐磨度很低，故在施工前要特别注意材料的选用。循环流化床锅炉燃烧温度为8001000 ，因此要选用在这个温度区耐磨度最大的材料，我公司选择材料为”耐磨刚玉可塑料”这种材料最高使用温度1350 、耐磨系数8CC，这种材料在耐火材料中价格最高、耐磨系数最高产品。同时在施工中注意一

42、下几点：耐磨浇注料施工（1）水灰比必须控制好，要严格按材料使用说明书施工。有资料称加水量增加1%，浇注料强度降低20%左右。施工用水必须洁净酸碱度要符合要求。刚玉耐磨可塑料施工：稀释材料为磷酸溶液，调和比例为20%，对增加溶液不受影响。（2）无论是刚玉耐磨可塑料还是耐磨浇注，都要搅拌均匀，使用强制搅拌机，搅拌至糊状。搅拌好浇注不可存放时间过长。（3）使用小直径振捣棒或片式振捣帮，将浇注料捣实。（4）烘炉温升曲线严格按材料供应厂家提供资料进行。二、水平烟道水平烟道是烟气从炉膛进入旋风分离器的通道，俗称老鹰嘴，结构一般为底面和两侧砌筑耐高温耐磨砖，顶部为耐高温刚玉可塑料。水平烟道入口四周的水冷壁，

43、其向火面焊接销钉，敷设耐高温耐磨浇注料。高速烟气携带大量的未燃尽的煤粒和飞灰，旋转90°进入水平烟道，在入口处对水冷壁形成冲击，因此在入口水冷壁向火敷设400mm宽浇注料。水平烟道流通面积小，烟气从炉膛进入水平烟道后流速增大。同时水平烟道截面为渐缩喷嘴状，烟气流速在水平烟道内逐渐增大，在旋风分离器进口风速达到20m/s左右，对四壁磨损很大，也有可能引起振动。此处耐高温耐磨浇注料的选材和施工要求与炉膛密相区相同。耐高温耐磨砖和砌筑耐火泥，必须选用8001000温度区耐磨度最大的材料。选材失误会造成永久后患，严重影响安全经济运行。老鹰嘴侧墙不可砌筑成单墙，增加牵连砖往往也不能解决根本问题

44、，长时间冲刷、振动会造成墙体倒塌。侧墙与护板之间用耐热钢筋连接，可在高度方向每500mm连接一道。三、 旋风分离器和料腿 旋风分离器上部圆顶（俗称八卦顶）和下部锥体为耐高温耐磨浇注料，中部直筒砌筑耐高温砖，旋风分离器外部安装护板。料腿为一圆筒状内部打浇注料，中部为料腿保温层，外部安装护板。烟气夹带灰粒进入旋风分离器形成高速气流，形成对分离器内壁磨损，特别水平烟道对面的部分筒壁（俗称靶区），气流直冲，是磨损最严重的部位。安装过程中应注意的问题：（1）分离器外护板要保持同心度，托砖架、拉钩安装牢固且保证尺寸。（2）耐磨砖和耐磨浇注料除保证质量外，安装尺寸也要保证。筒体、锥体和顶部任一截面都要保证同

45、心度，表面整体光滑，避免发生局部严重磨损。与料腿的连接部位要平滑过度，避免发生喉部结焦，引起分离器堵塞。（3）膨胀缝整齐，尺寸正确、填料合适。膨胀缝太小，运行中因膨胀不畅，造成炉墙或浇注料脱落；膨胀缝太大，会从膨胀缝引起局部磨损。4.2.5 减少耐火材料损坏措施(1)合理设计耐磨层。 耐磨层的磨损程度随冲击角的增大而增加，因此在设计旋风分离器、烟道时，应尽量减小冲击角。耐磨层的抓丁和膨胀缝设计也应优化设计以保证牢固和合理膨胀。(2)合理选择耐磨材料。 选择耐火材料应考虑锅炉系统特点和整体性能以及敷设点的工作环境，还需考虑内衬部位的特点结构和经济性。在锅炉不同部位，选择不同的抗磨材料，在磨损剧烈

46、的部位，采用高耐磨材料。目前公司采用“刚玉莫来石”耐火材料。(3)注重施工质量。耐火材料应根据厂家要求进行合理配比和搅拌充分，并在浇注料施工中加入不锈钢纤维。在施工中尽量减少形状突变，采用平缓过渡，降低冲击角，尽量减少此类附加冲击力。同时，还应特别重视耐火材料的烘炉工艺和烘炉质量验收，尤其重视低温烘炉工艺，切忌急功近利。(4)合理运行操作和维护。严格按运行规程操作，减少锅炉起、停次数，降低温度循环变化对耐火材料的破坏；严格执行锅炉正常起炉和停炉程序；在锅炉运行中应注意控制调整床料及煤粒的筛分比、床层高度、风量等参数，降低烟气流速及粒子浓度，减少运行磨损。4.2.6 运行防磨运行上建议从以下几方面进行防磨：(1)降低烟气流速。公司循环流化床锅炉入炉风量包括一次风、二次风、返料风。一次风主要作用是流化床料