浅谈循环流化床锅炉磨损与预防

浅谈循环流化床锅炉磨损与预防

赵豪

赵豪

广西金桂浆纸业有限公司广西钦州535000

摘要：本文从循环流化床锅炉受热面磨损机理出发，结合广西金桂浆纸业有限公司循环流化床锅炉运行情况，对常见的循环流化床锅炉受热面磨损现象进行分析，并提出了有效的防范措施。

关键词：流化床锅炉；磨损；防磨措施

1概述

近年来，循环流化床锅炉以其煤种适应性广、燃料效率高、环保性能好、负荷调节范围大和灰渣综合利用高等优点得到了广泛应用。由于循环流化床锅炉具有特定的燃烧方式，炉内的固体物料浓度为煤粉炉的几十倍到上百倍。这种高浓度的固体物料杂质多、灰分高、成灰量大，从而使锅炉水冷壁磨损情况较为严重。在我国水冷壁泄露或爆管是事故停炉的主要原因。因此，本文对循环流化床锅炉水冷壁磨损的原因进行了分析，并提出了具体的防磨措施，延长了锅炉的使用周期。

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。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，因此磨损较为严重。

3.2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的流动特性两方面。

3.3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流烟道的三个受热面。进入尾部较多的飞灰颗粒会加剧受热面的磨损，这是影响对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、对金属表面进行喷涂处理的材料等。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

循环流化床锅炉的磨损足一个非常突出的问题，涉及设计、制造、检修、运行等诸多方面的因素。流化床锅炉适应煤种广泛，但应注意灰分的影响，尽量使用设计或接近设计的煤种；在运行操作过程中，要控制好原煤粒度和风量，点火和停炉时严格控制温度曲线；作为检修人员，每次停炉后都必须对锅炉进行全面检查，检查防磨装置有无脱落变形，定期测量各个管子的壁厚，发现问题及时消除。在锅炉安装筑炉烘炉阶段，要注重过程监督。只有多方齐抓共管，循环流化床锅炉才能安全运行，使化工生产达到长周期安全平稳运行。

参考文献：

[1]岳志娟.循环流化床锅炉磨损的原因及及其解决方法[J].能源技术，2009（03）.

[2]岳志娟.循环流化床锅炉磨损原因及解决方法[J].电力安全技术，2009（10）.

[3]陈应茂，薛希群.锅炉省煤器泄漏原因分析及预防措施[J].华东电力，1993（04）.