循环流化床燃烧技术是一种清洁煤燃烧技术它具有燃烧效率高、温

1、.：.；循环流化床锅炉受热面管子磨损及综合防磨技术潘子华，宋云京山东电力研讨院锅检中心，山东 济南，250002The Erosion and Anti-erosion of Heat exchanger tubein Circulating Fluidized Bed BoilersPAN zi-hua, SONG Yun-jing, Shan Dong Electric Power Research Institute, Jinan 250002Abstract: The general erosion,local erosion and side erosion in Circulati

2、ng Fluidized Bed Boilers (CFBB)were introduced. The main erosion units were water-wall tube and super-heat tube. The erosion,mechanism and anti-erosion measures were analysized. The feasible and economical anti-erosion measures should be based on the mechanism analysis in order to reduce the CFBBero

3、sion to minimum.Key words: Circulating Fluidized Bed Boilers (CFBB),erosion, anti-erosion measures摘要:引见循环流化床锅炉受热面管子的整体均匀磨损、部分快速磨损、侧向磨损三类磨损常见的易磨损部位、磨损特征和磨损缘由，提出目前电厂常用的构造防磨、资料防磨和运转防磨措施，建议针对各部位磨损缘由的不同,采取适宜、可行和经济的防磨措施,使循环流化床锅炉的磨损降到最小程度。关键词:循环流化床锅炉CFBB 冲蚀磨损 防磨技术1概述循环流化床锅炉(CFBB)是近二十年来开展的新型锅炉，它具有燃料顺应性好、脱硫简

4、单、负荷调理才干强等优点。但在实践运转过程中也存在诸多问题，其中磨损问题是影响平安运转的一个重要方面1，2。据资料报道，由于磨损呵斥停炉已占到循环流化床锅炉非方案性停炉的30%，严重影响锅炉长期平安运转。我们调研了多家单位的锅炉运转情况，发现受热面管道磨损速率大约平均为0.685mm/年1.2mm/年，部分磨损严重区域磨损速率高达0.025mm/小时，壁厚5mm的水冷壁管鳍片运转仅200多小时就全部磨穿，因此循环流化床锅炉的受热面金属件的磨损问题是急需处理的一大难题。磨损普通分为粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、接触疲劳磨损、冲蚀磨损、微动磨损等，循环流化床锅炉的磨损属典型的冲蚀磨损。2循环流化床

5、受热面管子的磨损分类、常见部位和缘由分析 按部件分受热面管子磨损分水冷壁磨损、顶棚管磨损、省煤器及悬吊管的磨损、二级过热器磨损，其中水冷壁的磨损最严重。按磨损性质、缘由分整体均匀磨损、部分磨损非均匀的磨损和侧向磨损。2.1整体均匀磨损整体均匀磨损是受热面管大面积整体均匀减薄的磨损，主要发生在锅炉水冷壁上部稀相区部位的管子，其宏观形貌特征见图1，扫描电镜形貌见图2，外表看见细条状、非延续划痕，除此之外，部分区域还存在断续的小块状白色氧化物。与其它部位水冷壁相比，磨损特点为磨损面积大、磨损速率小。磨损机理为小角度冲刷磨损，主要由飞灰中不规那么硬质颗粒对管子外表的微切削作用呵斥的。目前，防止整体均匀

6、磨损的较胜利可行的方法是运转防磨和资料防磨。运转防磨的主要措施包括降低一次风量、降低氧量、控制料层差压、严厉控制入炉煤粒度及入炉量。以哈锅440t/h级CFB锅炉为例，原设计一次风量为约2224万Nm3/h，经过调整，将一次风量降为1718万Nm3/h。使流化风速控制在5m/s以下，经过检查，受热面磨损速率明显降低。降低氧量应控制在3.5以下；控制料层差压在8500Pa以下；严厉控制入炉煤粒度及入炉量。1mm的约占35，1-3mm约占40，3-7mm约占20，7-10mm约占5，入炉量普通控制在70t以下。 图1水冷壁管整体均匀磨损形状Fig.1 The erosion of water-wa

7、ll of boiler 图2水冷壁管磨损微观形貌Fig.2 SEM of water-wall of boiler 超音速电弧喷涂是热喷涂的一种，它是指经过高速气流将被电弧熔融的喷涂资料雾化后放射到零件外表上，构成喷涂层的一种金属外表加工方法。电弧喷涂防磨处置的特点是效率高，施工速度快，质量较稳定，管壁温度普通不超越250。综合比较耐磨效果、质量控制的难易程度、现场施工效率、本钱等方面，电弧喷涂是水冷壁管防磨较可行的防磨措施。但目前电弧喷涂主要存在以下问题：一是由于涂层和基体热膨胀系数差别及前处置工艺不当呵斥涂层与基体结合强度差，容易产生大面积剥落;二是涂层的工艺控制程度低，容易呵斥涂层和基

8、体交接处厚度梯度等过大，产生突起而构成新的磨损点。三是喷涂丝材性能达不到要求呵斥整体耐磨性差，寿命低。2.2 部分快速磨损 部分快速磨损是受热面管子部分区域出现的不规那么磨损，发生的部位主要位于水冷壁。水冷壁常见的详细磨损部位主要有卫燃带与水冷壁过渡区见图3、耐火资料与水冷壁交界处见图4、热电偶部位见图5、焊缝见图6、管子喷涂层或堆焊层与管子的交接处见图7、图8、顶棚管、水冷壁四角等部位。 图3水冷壁卫燃带处部分磨损Fig.3 The erosion at interface between the tube and fireclay 图4水冷壁管与耐火资料交界处的部分磨损Fig.4 The

9、local erosion at interface between the tube and fireclay图5对接焊缝部位的部分磨损 Fig.5 The local erosion near welding joint 图6 热电偶部位的部分磨损 Fig.6 The local erosion near the thermocouple图7 喷涂层与管子基体交接处的部分磨损Fig.7 The local erosion in the interface between the tube and are-spraying coating 图8 堆焊层与管子基体交接处的部分磨损 Fig.8

10、The local erosion in the interface between the tube and welding coating 部分快速磨损的构成缘由主要由于水冷壁部分存在尺寸不同的凸起或凹陷，尺寸较大的凸起主要存在卫燃带与水冷壁过渡区耐火资料部位、穿墙联箱或穿墙管耐火资料部位、热电偶部位。其中卫燃带与水冷壁过渡区的磨损较严重和普遍，磨损主要发生在炉膛卫燃带与水冷壁管的交界处，范围为卫燃带上方500mm内。磨损的缘由是由于该部位存在耐火资料台阶，台阶外形有平台和斜坡两种，宽度普通为200mm300mm，台阶的外形、构造与宽度影响磨损的位置和深度，斜坡比平台反弹力大，磨损快。尺寸

11、较小的凸起主要存在焊缝部位、堆焊与基体交界部位、喷涂较厚的涂层处、不规那么的焊补区域等。部分快速磨损的缘由主要由于沿炉膛壁面往下流动的固体物料在凸起部位产生流动方向的改动，流向的改动对管子产生反向撞击力，添加了颗粒与管子的接触正压力，进而添加颗粒的摩擦力。尺寸较大的凸起还会存在部分涡流，这种部分涡流加剧飞灰对管子的冲蚀。部分快速磨损的特点是区域小、速度快，是受热面管子短时间失效的主要缘由，防止部分快速磨损的措施较胜利的构造防磨，即改动部分不合理的构造，尽能够防止出现各类不规那么的凸起或凹陷，卫燃带与水冷壁过渡区部位防磨构造改造普通将该部位直管变弯管让管设计3，使沿管子向下流动的床料和颗粒反弹碰

12、撞点在耐火资料上，防止对管子的部分磨损；焊缝和焊补部位应打磨平整，热喷涂和喷焊部位应均匀光滑过渡，在耐火资料与管子的交界部位，耐火资料应防止挤占向下流动物料的流动通道，以上措施的实施可防止和减少部分快速磨损。2.3侧向磨损 侧向磨损是水冷壁向火侧约四分之一弧面均匀磨损，如图9所示，水冷壁向火侧一侧均匀磨损，外表光滑，厚度减薄12mm，而另一侧未发生磨损。侧向磨损主要发生的部位有旋风分别器出口部位两侧水冷壁墙和双面水冷壁以下的水冷壁前后墙。侧向磨损的主要缘由如图10所示气固两相流在旋风分别器出口部位发生大角度转向，使气流以一定的角度冲刷左右两侧墙，使水冷壁迎风侧产生侧向磨损，冲刷角度越大，磨损的

13、范围就越宽。图9 水冷壁侧向磨损 Fig.9 The side-erosion in the waterwall 双面水冷壁炉膛中心线烟气出口左侧墙水冷壁易磨损部位前墙水冷壁后墙水冷壁易磨损部位图10 侧向磨损的缘由表示Fig.10 The sketch map of side-erosion防止侧向磨损的较可行有效的措施是加装阻流板，阻流板为长条状，立焊在鳍片中间，高度普通比管子半径高23mm，每隔45根管子焊一条阻流板4。 循环流化床锅炉受热面管子的磨损是多要素影响的结果，影响要素主要有烟气流速、飞灰浓度、飞灰的撞击能够性系数、飞灰的磨损特性、烟气中飞灰浓度和流速不均匀性分布系数、材质等有

14、关，磨损量的阅历公式可由下式表示： V3d2HHd-1公式中：磨损量。V颗粒速度。d颗粒的直径。烟气中的飞灰浓度。H飞灰磨损特性系数。飞灰的撞击能够性系数。Hd资料的耐磨性系数。运转时间。3结论和建议 磨损是循环流化床锅炉固有的特性，循环流化床锅炉防磨是一项系统工程，防磨措施普通包括构造防磨、资料防磨和运转防磨三方面。以防磨措施的制定需根据锅炉的磨损机理和缘由，综合比较防磨效果、施工难易程度、效率、本钱等要素后才干确定。从运转方式、参数、部件构造和工艺、资料角度出发，针对不同锅炉和不同部件，采取综合防磨技术，是处理CFB锅炉磨损问题的有效方法。参 考 文 献1Robert W. Lyczkowski, Jacques X. Bouillard. State of-art review of erosion modeling in fluid/solids systems. Pro