主动式导热型格栅防磨技术在循环流化床锅炉中的应用

主动式导热型格栅防磨技术在循环流化床锅炉中的应用

吴剑峰

青海盐湖元品化工有限责任公司     青海，格尔木   816000

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摘要：循环流化床锅炉因其高效、环保的特点在工业领域得到广泛应用。其内部格栅的磨损问题一直是影响锅炉稳定运行和寿命的关键因素。主动式导热型格栅防磨技术的开发和应用，有效提升了格栅的耐磨性能，延长了使用寿命，并提高了锅炉运行的稳定性。通过实际应用，该技术显著改善了格栅磨损情况，提高了锅炉运行效率，并降低了运行维护成本。这些成果对于提升循环流化床锅炉的整体性能和经济效益具有重要意义。

关键词：循环流化床锅炉；主动式导热型格栅；防磨技术

1.引言

循环流化床锅炉（CFB）作为一种高效的热能转换设备，在电力、化工、冶金等行业中扮演着重要角色。由于其工作环境的特殊性，格栅的磨损问题一直是制约其性能和寿命的关键因素。主动式导热型格栅防磨技术的提出，旨在通过创新的材料和结构设计，解决这一难题。

2. 主动式导热型格栅防磨技术在循环流化床锅炉中的应用

2.1 循环流化床锅炉简介

循环流化床锅炉（Circulating Fluidized Bed,CFB）技术因其优异的燃烧效率和环保特性，在现代能源与环境领域内被广泛应用。这种锅炉是由燃料和石灰石及其它脱硫剂在锅炉炉膛中混合而成的浓度很高的固、液、气三相混合物。采用空气流高速旋转使炉内颗粒物呈流态化，使床料循环流动。在此过程中燃料燃烧完全，与此同时硫化物和其他污染物也得到了有效地捕集，所以CFB锅炉在达到严格环保排放标准的前提下，能够采用低质高硫燃料。循环流化床锅炉运行时的一个显著特性是其燃烧温度相对较低，通常维持在850°C的水平，这有助于减少氮氧化物的产生。同时由于炉膛内部物料混合程度较高，能够保证更加均匀地燃烧以及热量传递效果，有利于提高燃料燃烧效率、降低燃烧残留物。

2.2 主动式导热型格栅防磨技术在循环流化床锅炉中的应用

2.2.1 提高格栅耐磨性能

在循环流化床锅炉中，格栅部分是在高速颗粒流动和高温燃烧条件下最容易出现磨损的组件之一。主动式导热型格栅防磨技术利用高耐磨材料及先进表面处理技术显著改善格栅耐磨性能。这类材料一般由高铬合金、碳化钨或陶瓷材料组成可在极端热力及机械负荷作用下维持材料完整性及功能。如碳化钨涂层可采用热喷涂技术作用在格栅表面形成硬保护层，该保护层既可抵抗高速颗粒撞击又可承受热膨胀收缩循环应力作用。格栅几何形状、结构布局等优化设计可进一步分散颗粒流冲击力以降低局部磨损、提高整体耐磨性能。

2.2.2 延长格栅使用寿命

采用主动式导热型格栅防磨技术，循环流化床锅炉格栅使用寿命显着提高。通过使用高性能耐磨材料及改进设计、格栅结构得到加强，可经受长时间磨损腐蚀压力。传统的格栅在高温和高速颗粒冲击下容易产生裂纹、剥落或磨损，经过防磨处理的格栅，比如涂有碳化钨或使用复合材料制成的格栅，其耐磨和抗疲劳特性得到了显著的提升。该格栅既可以抵抗硬质颗粒直接撞击又可以有效降低因温度变化产生的热应力。本实用新型通过模块化设计格栅，方便无需完全停止工作即可实现快速替换与检修进一步提高检修便捷性与经济性。

2.2.3 提高锅炉运行稳定性

将主动式导热型格栅防磨技术引入循环流化床锅炉，对提高锅炉整体运行稳定性起到了关键性作用。格栅是锅炉的关键部位、格栅性能是否可靠直接关系锅炉热效率及运行安全。采用高耐磨性材料及优化设计格栅可减少因磨损而造成的非计划维修及替换，保证锅炉能在较宽操作窗口范围内平稳运行。均匀耐磨的格栅有利于在燃烧时维持颗粒的均匀分布，避免颗粒积聚而导致局部温度过高或者燃烧不彻底，以达到优化燃烧效率、减少有害排放的目的。同时稳定的格栅性能还有利于保持炉内压力、温度平稳，避免由于环境变化过大而导致锅炉效率出现波动。

3. 主动式导热型格栅防磨技术在循环流化床锅炉中的应用效果

3.1 格栅磨损情况改善

主动式导热型格栅防磨技术的提出使循环流化床锅炉格栅磨损状况明显改善。传统格栅受高温，含硫燃料及高速颗粒等持续冲击作用，磨损迅速且寿命较短，需经常更换或者维修。使用碳化钨涂层或者高铬合金等高耐磨材料配合热处理工艺大大提升格栅耐磨抗冲击能力。这一改进在增强材料硬度与韧性的同时，也使热传导特性得到优化，温度变化导致的热应力得到有效降低，使格栅磨损速率明显降低。另外通过对格栅结构设计的改进，如采用更加合理的流体动力学布置等措施来减小颗粒对格栅表面的积累与影响，从而进一步减小磨损。

3.2 锅炉运行效率提高

通过增强格栅的耐磨性和稳定性，可以减少由于磨损引起的能量损失和非计划停机。耐磨材料和优化的格栅设计确保了更加均匀的燃料分布和燃烧从而提高了热效率。更重要的是稳定的格栅性能减少了对炉膛内温度和压力控制的干预，使得锅炉可以在最佳的燃烧温度下持续运行，这对于提高热效率至关重要。高效的燃烧过程也意味着更低的未燃烧燃料损失和较少的污染物排放，这不仅符合环保要求，也减少了对环境控制设备的依赖。这项技术的应用不仅提高了锅炉的热效率还有助于实现能源的可持续利用和环境保护目标。

3.3 运行维护成本降低

采用主动式导热型格栅防磨技术，明显降低循环流化床锅炉运行和维护费用。采用高耐磨材料及改进设计后，格栅更换频率及维修工作量均有大幅度降低、直接减少维修成本及停机时间。因为锅炉运行更稳定、更高效，减少能源消耗及相关运行费用。由于设备故障而对紧急维修及备件库存的需求也有所降低、运营预算也得到进一步管控。该技术的应用促进了系统整体经济效益的提高，并通过降低维护成本、提高运行效率等方式获得经济与环境的双效益。

结束语

主动式导热型格栅防磨技术在循环流化床锅炉中的应用，不仅显著提升了格栅的耐磨性能和使用寿命，还提高了锅炉的运行稳定性，降低了运行维护成本。这些成果对于推动循环流化床锅炉技术的发展和应用具有重要的实践意义。未来，随着技术的不断成熟和优化，该技术有望在更多领域得到广泛应用，为工业锅炉的高效、稳定运行提供有力支持。

参考文献

[1]陈翰, 姚禹歌, 张国庆, 张代鑫, 马有福, 黄中. 循环流化床锅炉炉内受热面磨损防护技术与应用进展[J]. 洁净煤技术, 2022, 28 (12): 18-29.

[2]李岩. 电站锅炉SCR脱硝系统防磨格栅性能研究[D]. 华北电力大学, 2016.