350MW超临界循环流化床锅炉水冷壁磨损分析及策略研究

350MW超临界循环流化床锅炉水冷壁磨损分析及策略研究

高鹏飞  张凡

（内蒙古京能双欣发电有限公司，内蒙古  鄂尔多斯  016014）

摘要：随着能源需求的不断增长，350MW超临界循环流化床锅炉水冷壁磨损问题成为影响锅炉安全和稳定运行的关键因素。本文以该问题为研究对象，通过对煤粉颗粒冲击、高温气体侵蚀、灰积物腐蚀等因素的深入分析，提出了一系列解决策略，包括热熔敷技术、防磨格栅技术等。通过这些策略的综合应用，可以显著提升水冷壁的抗磨损能力，确保锅炉的长期高效运行。研究成果为锅炉运维人员和工程设计提供了重要的参考。

关键词：超临界循环流化床锅炉；水冷壁磨损；煤粉颗粒；策略研究

引言：循环流化床锅炉作为一种高效、清洁的热能转换设备，在能源领域发挥着重要作用。然而，长期运行下，水冷壁磨损问题逐渐凸显，给锅炉安全和经济运行带来了严峻挑战。本文将从多个方面出发，探讨创新的水冷壁磨损措施，以提高锅炉的可靠性和运行效率。

一、350MW超临界循环流化床锅炉水冷壁磨损分析

350MW超临界循环流化床锅炉水冷壁磨损问题是燃煤锅炉运行中一项严峻的技术挑战。其形成的根本原因主要源自锅炉内部工作环境的极端条件和长期高温高压的运行状态。首先，煤粉颗粒在锅炉内部的流动过程中，由于高速冲击和碰撞，对水冷壁表面形成显著的冲蚀作用。这种机械磨损使得水冷壁表面逐渐失去完整性，形成凹凸不平的表面，增大了灰积物的附着难度。其次，高温气体的侵蚀也是水冷壁磨损的重要因素。在循环流化床锅炉中，锅炉内部燃烧过程产生的高温气体对水冷壁表面形成腐蚀作用。这种气体腐蚀引发了水冷壁材料的氧化和疲劳裂纹的形成，导致水冷壁逐渐失去原有的耐磨性能。另外，灰积物的腐蚀作用也加剧了水冷壁的磨损。在锅炉运行中，灰积物在水冷壁表面积累，形成硬质的灰垢，进一步增加了水冷壁的摩擦和磨损。

二、采取350MW超临界循环流化床锅炉水冷壁磨损措施

1、采用热熔敷技术防磨

在实施热熔敷技术时，首先需要选择具有良好高温性能和抗磨损特性的合金材料。这些材料应具备出色的耐高温、耐氧化和耐腐蚀性能，以确保在锅炉运行期间能够有效地保护水冷壁表面不受损。同时，为了实现对水冷壁的均匀覆盖，工程师们需要设计和优化热熔敷的施工工艺。这可能涉及到精确的温度控制、喷涂设备的选择和操作等方面的技术细节。通过精心调控这些参数，可以确保热熔敷技术在整个水冷壁表面形成一致而牢固的保护层。其次，在热熔敷技术的实施中，及时的监测和维护也是至关重要的。定期的检查可以帮助发现潜在问题并及时进行修复，确保热熔敷层的稳定性和耐久性。这涉及到使用先进的检测技术，如红外热像仪等，以及建立科学的维护计划。此外，为了更好地理解热熔敷技术在实际应用中的效果，工程团队可以借助数值模拟和实验研究来优化该技术的参数。通过这些手段，可以不断提升热熔敷技术在水冷壁磨损控制中的效能，确保锅炉运行稳定、高效。最终，热熔敷技术的成功应用将为超临界循环流化床锅炉水冷壁提供可靠的保护，延长其使用寿命，降低维护成本，实现经济与环保的双重收益。

2、采用防磨格栅技术防磨

设计和选择合适的防磨格栅结构至关重要。这需要充分考虑煤粉颗粒的特性以及流化床锅炉的运行条件，确保防磨格栅既能有效防止磨损，又不影响正常的燃烧和热传导过程。合理的结构设计可使格栅在水冷壁表面形成一道屏障，减轻冲击和磨损的影响。同时，对防磨格栅材料的选择也是至关重要的一环。选用高耐磨、高温抗腐蚀的材料，确保防磨格栅在长时间高温、高压环境下依然保持稳定的性能，延长其使用寿命。其次，定期的维护和检查是保障防磨格栅技术有效性的重要手段。通过设定维护计划，及时清理和更换磨损严重的防磨格栅，确保其一直保持良好的工作状态。这也包括对格栅结构和连接部位的定期检测，以发现潜在的问题并及时修复。此外，结合实际运行情况，可以通过监测煤粉流量、温度和水冷壁表面磨损程度等参数，实时调整防磨格栅的工作状态，进一步优化其性能。最后，防磨格栅技术的引入不仅仅是一项工程措施，更是一项综合考虑煤粉特性、锅炉运行条件和材料科学等多方面因素的系统工程。

3、采用耐磨涂层技术防磨

选择合适的耐磨涂层材料至关重要。耐磨涂层通常采用高硬度、高耐磨性的材料，如陶瓷、碳化硅等。这些材料能够在高温、高压和腐蚀性气氛中保持稳定性，形成有效的保护层，降低水冷壁表面的磨损速度。同时，涂覆工艺的精细化也是确保耐磨涂层效果的关键。采用先进的涂层技术，如等离子喷涂、热喷涂等，确保涂层在水冷壁表面均匀、牢固地附着。通过调控涂层的厚度和均匀性，提高其抗磨损性能。其次，定期的涂层检测和修复是确保耐磨涂层长效运行的必要手段。定期采用非破坏性测试方法，如超声波检测、X射线衍射等，对涂层进行全面的检测，发现潜在问题并及时进行修复或更换。此外，结合水冷壁的实际工作条件，制定科学合理的涂层维护计划。根据锅炉的运行状态、燃烧特性和煤粉性质等因素，灵活调整维护周期和方法，最大限度地延长涂层的使用寿命。最后，耐磨涂层技术的引入不仅仅是一项技术改进，更是一种有效的经济手段，通过延长水冷壁的使用寿命，提高锅炉的稳定性和可靠性，降低维护成本，实现了对磨损问题的全面解决。

4、采用声波除灰技术减少水冷壁磨损

声波除灰技术的实施涉及到设备的选择和布置。合理设计声波发生器的位置和数量，以确保声波能够充分覆盖整个水冷壁表面。通过科学的声波频率和振幅调控，能够有效地将灰积物从水冷壁上解除，降低了表面磨损的风险。同时，选择适当的声波发生器和传感器，以确保在锅炉运行期间能够持续、稳定地进行除灰操作。这需要对声波发生器的性能和适用范围进行详尽的研究和测试，以满足不同工况下的需求。其次，声波除灰技术需要与锅炉的控制系统进行有效的集成。通过实时监测水冷壁的灰积情况，根据需要调整声波除灰的频率和强度，实现精准的除灰效果。这种智能化的控制系统能够在不影响正常运行的前提下，最大程度地减少水冷壁的磨损。此外，定期的维护和检查是确保声波除灰技术长效运行的关键。通过定期检测设备的状态和性能，及时发现潜在问题并进行维护，以确保除灰系统一直保持高效、稳定的工作状态。最后，声波除灰技术的引入不仅可以减少水冷壁的磨损，还能提高锅炉的热传导效率，降低能耗，实现了对磨损问题的全面控制。

5、采用优化燃烧系统减少水冷壁磨损

进行燃烧系统的综合分析和评估。通过监测煤粉颗粒的大小、速度和分布，了解煤粉对水冷壁的冲击力和磨损程度。在此基础上，优化燃烧系统的设计，调整煤粉的输送和分布方式，以降低对水冷壁的直接冲击，减少磨损。同时，优化燃烧系统的控制逻辑，实现精准的燃烧调节。通过采用先进的燃烧控制技术，确保燃烧过程的稳定性和高效性，减少火焰对水冷壁的侵蚀。合理的氧含量控制、燃烧温度调节等手段能够有效地降低煤粉对水冷壁的腐蚀和磨损。其次，考虑燃烧系统与锅炉其他部分的协同工作。通过优化锅炉整体运行状态，确保水冷壁受到的冲刷和磨损均匀分布，避免局部过热和过高的磨损。此外，引入先进的燃烧诊断技术，实时监测锅炉的运行状态。通过对燃烧过程进行全面的监测和分析，及时发现异常情况并采取调整措施，保障燃烧系统的稳定运行，降低对水冷壁的不良影响。最后，持续改进和优化燃烧系统，结合锅炉的实际运行情况，逐步提高其性能。

三、结语

随着超临界循环流化床锅炉的广泛应用，对水冷壁磨损问题的解决需要不断创新和优化。本文提出的一系列策略的综合应用，将为锅炉运维和设计领域提供有力支持。在推动循环流化床锅炉技术发展的同时，积极探索创新应用这些措施，促进能源产业的可持续发展。

参考文献：

[1]元泽民,黄中,武广剑,等.350 MW超临界循环流化床锅炉SO_2、NO_x及粉尘排放特性试验[J].洁净煤技术,2023,29(02):163-171.

[2]谷威.350MW超临界循环流化床锅炉运行优化及实践[J].江西电力职业技术学院学报, 2021,34(10):5-6.

作者简介：高鹏飞（1982.11—），男，汉族，内蒙古乌兰察布，本科，助理工程师，研究方向：锅炉运行技术分析。

张凡（1994.1—），男，汉族，山西运城，本科，助理工程师，研究方向：锅炉运行技术分析。