循环流化床锅炉磨损问题研究与对策
摘 要 循环流化床锅炉具有热效率高、燃烧充分、污染低等优点，在我国近年来得到了极为普遍的应用。由于循环流化床锅炉炉内的高温颗粒运行情况复杂，且受到大量固体颗粒的不断冲击，另外与普通炉子内部的固体颗粒相比，循环流化床锅炉的固体颗粒浓度高达上百倍，这些因素交织在一起，导致循环流化床锅炉磨损极为严重，造成了诸多的安全隐患。本文首先分析了循环流化床锅炉磨损的影响因素，其次，从耐火材料的使用；尾部对流受热面的防磨；旋风分离器及回料阀的防磨；旋风分离器入口和炉膛顶部的防磨；水冷壁的防磨等方面分析了循环流化床锅炉防磨技术，具有一定的参考价值。
关键词 循环流化床锅炉；防磨技术；耐火材料
中图分类号 TK229 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）121-0115-01
循环流化床锅炉具有热效率高、燃烧充分、污染低等优点，在我国近年来得到了极为普遍的应用。循环流化床锅炉经过科研院所的不断改造和更新，已经成为了目前有效的能量转化设备。但是循环流化床锅炉在运行过程中也会出现一定的问题。例如循环流化床锅炉在燃烧的过程中会出现大量的炉灰颗粒和煤粉，而这些炉灰颗粒和煤粉具有高浓度、高温、高速等性质，它们在高速、高温的冲击情况下会猛烈地磨损炉内的部件。虽然循环流化床锅炉生产企业在设计时都充分考虑到了磨损问题，也采取了一些防磨措施，但是由于循环流化床锅炉炉内的高温颗粒运行情况复杂，且受到大量固体颗粒的不断冲击，另外与普通炉子内部的固体颗粒相比，循环流化床锅炉的固体颗粒浓度高达上百倍，这些因素交织在一起，导致循环流化床锅炉磨损极为严重，造成了诸多的安全隐患。
1 循环流化床锅炉磨损的影响因素
循环流化床锅炉磨损按照机理来分，可以分为2种：一种是冲刷磨损，在一次风流化作用下，进入循环流化床锅炉炉膛内的石灰石颗粒、煤颗粒就会快速地向固体壁面切向冲刷，将固体壁面金属切削掉而形成的磨损，另外一种是撞击磨损。它是指会有大量的颗粒对固体壁面进行垂直撞击，使之产生微裂纹或者塑性变形，长此以来，最终导致使塑性变形层整片脱落。
1.1 物料的影响
在循环流化床锅炉运行的过程中， 床料的硬度与物料的硬度密切有关。当被磨材料硬度低于物料硬度，那么循环流化床锅炉磨损就会迅速提高，当其达到了一定的磨损值之后，即便是再继续增加物料硬度，也不会加大磨损程度；而如果被磨材料硬度远高于物料硬度，那么磨损速率就会很低。
1.2 床温的影响
受热面的温度和烟气的温度会直接影响到循环流化床锅炉的运行床温。受热面温度和烟气温度会随着运行床温升高而升高，相应的，受热面温度和烟气温度也会随着运行床温降低而降低。虽然飞灰的磨损性能不会由于床温的变化而变化，但是受热面管壁的温度势必会受床温的变化影响，导致金属材料的机械强度在很大程度上受到影响。
1.3 气流湍流强度的影响
循环流化床锅炉的磨损量会随着湍流强度的增加而减小。这是由于颗粒的湍流扩散作用会由于湍流强度的增大而增强，在湍流脉动的影响下，会导致一些原本应该和壁面碰撞的颗粒受而远离壁面，从而使得颗粒与壁面碰撞的几率大幅度降低，磨损量自然也会随之而减少。
1.4 烟气速度的影响
之所以能产生冲蚀磨损，原因还是在于灰粒的速度平方与颗粒动能成正比，另外，磨损程度还与灰粒的速率、撞击频率因子、浓度等密切相关。因此，提高烟气速度，会使得冲蚀磨损的迅速增加。
另外，物料（石灰石、床料、灰粒、煤粒等）的颗粒形状、粒径大小也会对循环流化床锅炉磨损造成影响。具有棱角形状、颗粒形状不规则的物料造成的磨损较大。颗粒直径在很小的时候，不会对被磨损面造成多大的磨损，而随着颗粒直径的增大，就会导致磨损的程度显著上升。而当达到了某一临界值后，那么磨损量就会变化较为缓慢，甚至不变化。
2 循环流化床锅炉防磨技术分析
2.1 耐火材料的使用
为了有效地防治受热面的磨损，因此，应该在循环流化床锅炉的受热面内敷设耐火材料。耐火材料应具有抗热震、耐磨损、抗侵蚀、耐高温等性能。
2.2 尾部对流受热面的防磨
为了避免循环流化床锅炉局部出现严重磨损，可以采取烟道转弯处加装导向板等措施来降低飞灰浓度场和速度场不均匀性。另外，降低烟气中的飞灰浓度，在炉内装飞灰除尘器来减轻对流受热面的磨损，提高气固分离装置的分离效率。
2.3 旋风分离器及回料阀的防磨
循环流化床锅炉的回料阀和旋风筒区域都处于容易磨损的地方，应该在这些区域设置大量的耐火材料，可以在现场用浇注料浇注，也可以用烧好的耐磨耐火砖来进行砌筑。为了使衬里具有足够的耐磨性能和强度性能，应该采用振动浇注。特别强调的是高温耐磨层，在施工过程中要求耐磨层表面平整，光滑过渡。分离器中心筒采用高温高强度耐磨的奥氏体不锈钢材料。
2.4 旋风分离器入口和炉膛顶部的防磨
在带煤粒子的高温烟气高速冲刷下，旋风分离器入口和炉膛顶部会长期受到冲刷，且温度循环变化很频繁，温度也在800℃～900℃左右。所以，针对这些问题，可以将距旋风分离器的水平烟道与炉顶拉开足够的距离，同时采用耐火材料多层衬里来解决，值得注意的是，应该用不锈钢丝的抗磨材料覆盖来作为保温层材料。
2.5 水冷壁的防磨
为了防磨，应该在炉膛出口、炉顶的后部、水冷屏下部和水冷屏、炉膛下部锥段等区域采用让管技术来敷设防磨层，厚度控制在60 mm左右，控制焊缝焊接质量，焊缝残留高度应该小于1 mm，门孔处水冷壁管点焊一些金属防磨盖板或喷涂耐磨材料。
3 结束语
总之，循环流化床锅炉应该从检修、维护、运行、预防、安装、设计等方面来做到减轻磨损和防磨。合理的维护检修、运行控制、防磨措施、结构布置等可以提高循环流化床锅炉的安全可
靠性，增长使用寿命，大幅度降低受热面的磨损。
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