循环流化床锅炉磨损问题浅谈

1、循环流化床锅炉磨损问题浅谈摘要：发展洁净煤技术以来，硫化床锅炉的使用 越来越广泛，自身的运行特点决定了流化床锅炉的磨损问题 严重而显著。本文介绍了流化床锅炉磨损的影响因素、易磨 损部件、防磨措施以及耐火材料的失效原因。关键词：流化床锅炉 磨损防磨措施1概述20世纪中期，随着工业的迅猛发展，煤燃烧技术的更广 泛应用，由燃煤锅炉产生的污染问题日益严重，迫切要求发 展洁净煤技术。在这样一个历史背景下，流化床煤燃烧技术 应运而生。流化床锅炉技术作为一种先进的清洁煤燃烧技 术，因其特有的优点而得到广泛的发展与应用。其主要优点 有：可以进行低温燃烧，保证了燃烧的稳定性；脱硫效率高, 烟气中nox的排放浓度

2、低，有利于环境保护；燃烧强度大， 保证了生产的高效性；燃料适应性广，几乎可以燃烧各种煤。循环流化床锅炉采用介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固 定燃烧之间的流态化燃烧方式，即通常所讲的半悬浮燃烧方 式。炉内进行的是一种流态化反应，即高速运动的烟气与其 所携带的固体颗粒密切接触，并有大量颗粒返混的过程；炉 外，绝大部分高温的固体颗粒被捕集并送回至炉内再次燃 烧，如此反复循环。这种燃烧特性导致炉内磨损十分严重， 影响锅炉正常使用，甚至会导致生产事故。所以，磨损问题 是循环流化床锅炉发展的重要研究课题。2磨损的分类及影响因素物体工作表面的材料在机械、化学和电等作用下，在相 对运动中出现不断磨耗的现象即为磨损

3、。根据磨损机理的不 同，磨损分为磨料磨损、接触疲劳磨损、冲蚀磨损以及腐蚀 磨损等。其中，材料表面受到流体或固体颗粒以一定速度和 角度的冲击而造成的磨损为冲蚀磨损。在循环流化床锅炉 中，耐火材料受到煤灰颗粒的磨损即为颗粒流的冲蚀磨损。2. 1烟气流速与飞灰浓度的影响：研究表明，磨损量与 烟气流速的三次方成正比。流动飞灰的运动动能和单位时间 内冲击到炉内壁的灰粒量受到烟气流速的直接影响。含灰烟 气流在较高的循环流化床锅炉的循环率下，会造成炉内壁的 严重磨损。此外，磨损量还会随着煤质变差以及灰分和燃煤 量的增加而增大。2.2颗粒尺寸、形状以及硬度的影响：随着颗粒尺寸的 增大，磨损量会随之增大，在锅炉

4、磨损过程中起主要作用的 是飞灰中那些尺寸较大的颗粒；燃料颗粒表面越光滑，磨损 程度越轻。与被磨材料相比，当颗粒硬度很低时，磨损率通 常会十分低；当颗粒硬度接近或高于被磨材料时，磨损率会 迅速增加。2.3颗粒撞击表面可能性系数的影响：对表面有冲击作 用的颗粒份额是决定管壁磨损程度的关键因素。2. 4受热面及内衬材质的影响：在同等条件下，磨损量 随着材料耐磨性能的增加而减小。2.5供料量多少的影响：随着供料量的增加，颗粒浓度 也会增大。冲击管壁的磨损在其他条件相同的情况下，会随 着颗粒浓度的增大而加重磨损。3循环流化床锅炉运行中的易磨损部件3.1风帽磨损：由于风帽处于沸腾床料激烈的摩擦中， 因此磨

5、损较为严重。3. 2水冷壁磨损：如图1所示，在受热面的磨损当中， 水冷壁与耐火材料的交接处是磨损最严重的部位之一。因 此，我们将冷水壁的耐磨材料交接处的设计做了图2的修改, 以改进磨损严重区的磨损状况。我队建于2008年，锅炉年连续运行时间约为4320小时, 发现锅炉受热面管道磨损严重，为了防止受热面因磨损发生 爆管事故，对锅炉水冷壁管、埋管及膜式壁受热面喷涂耐磨 鎳鎔基高硬度高强度耐磨型热喷涂粉芯丝材料进行重新喷 涂。3. 3炉内受热面的磨损：影响炉内受热面磨损的主要因 素包括受热面的具体结构和固体物流的流动特性两方面。3.4对流烟道受热面的磨损：省煤器、过热器和空气预 热器是尾部对于流烟道

6、的三个受热面。进入尾部较多的飞灰 颗粒会加剧受热面的磨损，这是影响流烟道受热面磨损的主 要原因。4防磨的技术措施4. 1选择合适的防磨材料：防磨材料包括很多，耐火材 料、包括碳钢和合金钢在内的金属材料、对金属表面进行喷 头处理的材料等。在对耐火材料性能进行分析时，可以从以 下四方面进行：第一，分析耐火材料敷设和锅炉性能的相关 影响；第二，锅炉的系统热点和整体性能；第三，敷设耐火 材料的目的和功能；第四，耐火材料敷设点的工作环境。4.2采用合理的结构设计：在对锅炉的不同部位进行优 化设计时，应当根据燃烧性能、锅炉运行状况以及各部位的 磨损机理等有针对性的进行。4.3对材料工作表面进行特殊处理：进

7、行金属表面处理 的技术有很多，包括热处理、热浸镀以及电镀和热喷涂等， 但是，行之有效的防磨措施当属热喷涂技术。5耐火材料的种类及其失效原因目前，国内的循环流化床锅炉用的耐火材料按照作用可 以分为耐磨耐火材料的砖、浇注料以及可塑料和灰浆；耐火 保温材料的砖、浇注料和灰浆；耐火材料的砖浇注料和灰浆 三类。通常采用磷酸盐砖和浇注料、碳化硅砖和浇注料、耐 磨耐火砖和浇注料、硅线石砖和浇注料、刚玉砖和浇注料， 以及还有较高档的氮化硅结合碳化硅产品等。但是，耐火材料的破坏随着大量循环流化床锅炉的相继 投入运行，造成了越来越多的事故。据统计，由于耐火材料 破坏造成的事故仅次于受热面磨损的第二大事故，占锅炉设

8、 备事故率的17%左右。因此，人们越来越重视耐火材料的问 题。循环流化床锅炉要想保证正常、经济的运行，关键是合 理的维修耐火材料。通常，耐火材料的失效有以下两方面的原因：5. 1耐火材料的剥落。耐火材料随着温度的变化会发展 膨胀或者收缩，材料的膨胀或者收缩在受到约束后就会在内 部产生应力。耐火材料与金属制品相比属于非均质的脆性材 料，因此，耐火材料的热导率和弹性较小，除了抗拉强度低、 抵抗热应力的破坏能力差外，抗热震性也不高。因此，在热 冲击循环的作用下，耐火材料容易开裂剥落而导致整体损 坏，这是循环流化床锅炉耐火材料提前失效的重要原因。5.2耐火材料的磨损。当耐火材料受到固体物料的冲刷 时，耐火材料就会发生破坏，这就是耐火材料的磨损。在循 环硫化床内，边角区、旋风分离器以及回送固体物料的管路 属于耐火材料的易磨损区。物料从汽包到锥形筒转弯处的冲 击区是发生磨损较严重的部位，通常有圆形边缘和光滑明亮 的表面是易磨损的锅炉区域。由于随着冲击角的增大也会加 重其磨损程度，因此，在设计旋风分离器和烟道等时，应当 尽量减小冲击角。6结语在循环流化床锅炉的设计、安装以及运行的过程中，需 要考虑的一项十分重要的工作就是磨损问题，同时，磨损问 题也应当引起领导高度重视。除了我们从理论上的分析研究 外，尚需深入实际进行科学分析，使防磨技术进一