浅谈循环流化床锅炉的防磨技术

第 3期 2 0 1 2年 5月 锅炉制造 BOI L ER MANUFACTURI NG N0 3 Ma v 2 0 1 2 文章编号 ： C N 2 31 2 4 9 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 1 9 0 3 浅谈循 环流化床锅炉 的防磨技术 刘 志佳 ( 哈 尔滨锅炉厂有限责任公司， 黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 4 6 ) 摘要： 探讨影响循环流化床锅炉磨损的主要因素， 目前在循环流化床锅炉中的主要防磨措施。 关键词 ： 循 环流化床锅炉 ； 防磨 ； 措施 中图分类号 ： T K 2 2 9 文献标识码 ： A Br i e f Di s c us s i o n o n a b r a s i o n Te c h n i q ue o f CFB Bo i l e r L i u Z h ij i a ( H a r b i n B o i l e r C o ， L t d ， H a r b i n 1 5 0 0 4 6 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： I t i n t r o d u c e s s o me ma i n r e a s o n s o f e f f e c t i n g o n CFB b o i l e r a b r a s i o n， s o me ma i n a b r a s i o n me a s ur e s i n o p e r a t i o n o f CFB a t p r e s e n t Ke y wo r d s： CFB b o i l e r ； a b r a s i o n； me a s ur e s 0 引 言 循环流化床技术由于其煤种适应性和低成本 污染物排放控制等优点已成为很有竞争力的一种 洁净煤技术。但循环流化床锅炉的磨损问题一直 以来是影响循环流化床锅炉技术发展 的关键问题。 磨损问题解决的如何 ， 直接影响循 环流化 床锅炉 的可用率 。本文将结合循环流化床锅炉的设计运 行经验 ， 浅谈在耐磨材料防磨设计方面的心得。 1 磨损机理和主要影响因素 1 1 磨损机理 循环流化 床锅 炉燃烧 温 度一 般处 于 8 5 0 9 5 0 o C的温度范围内， 而且温度变化频繁， 造成循 环热冲击 ， 此外 炉内有大量高速运动的高温 固体 物料对受热面和耐火材料不 断的冲刷和撞击 ， 导 致工作表面材料在相对运动中不断磨损 。 1 2主要影晌 因素 磨损速率是固体浓度、 速度 、 粒子特性及流道 几何形状的函数 ， 因此 ， 从设计方面来讲影响磨损 的主要 因素有以下方面。 1 ) 炉内流化速度对磨损 的影响。通常情况 ， 磨损速率与烟气速度 的 3 6次方成正 比， 流化速 度越高， 磨损就越严重。 2 ) 燃料 中灰分特性对磨 损 的影 响。灰分特 性主要包括颗粒成分 、 颗粒形状 以及硬度等参数。 灰分中 A L 0 、 S i O ： 的含量越高 ， 对锅炉磨损越严 重 ， 颗粒形状棱角越尖锐磨损情况越严重 。 3 ) 外加 石灰石对磨损 的影响。在循环 流化 床锅炉 中， 运行所需 的床料循环量基本一定 的。 而且 C F B锅 炉 中石灰 石 颗 粒分 布 基 本在 0 1 m m范围之内， 平均粒径 d 。 =1 2 01 5 0 I x m。其 中 2 5 0 m以下 的石灰石颗粒 占绝 大部分 ， 这部 分颗粒刚好处在循环流化床锅炉 内外循环物料的 粒径范围内， 可以将循环物料 中的部分灰分置换 出去 ， 由于石灰石的硬度大大低于灰分 ， 因此加入 石灰石后可以降低灰分对锅炉的磨损 。 4 ) 循环倍 率对磨损 的影 响。循环倍率 越高 通过单位截面的物料量就越多即循环物料流率就 越高这将加重锅炉的磨损。 收稿 日期 ： 2 0 1 1 1 21 5 作者简 介： 刘志佳( 1 9 8 2一) ， 男 ， 助理工程师 ， 现从事锅炉设计开发工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 锅炉制造 第 2 3 3期 2 C F B锅炉 的防磨设计 C F B锅炉的磨损主要发生在固体物料浓度较 高流场复杂的湍流区涡流区以及与烟气运动方 向 垂直的受热面， 如燃烧室、 炉内屏式受热面下部、 分 离器和回料 阀等， 根据 C F B锅炉的性质及磨损特 点 ， 可以在燃烧室、 分离器等发生磨损严重部位采用 非金属耐磨耐火材料衬里技术来防止磨损的发生。 2 1 燃烧室的防磨结构设计 1 ) 由于燃烧室下部 密相 区物料浓度很高 ， 混 合及湍流流动非常强烈 ， 所以该 区域非常易于磨 损。因此在下部密相区衬有一定厚度的耐磨耐火 浇注料。这些耐磨材料由焊在管子表面上的金属 销钉进行 固定见图 1 所示。 图 1 受热面防磨 结构 2 ) 燃烧室 内若 布置有 水冷屏和二级过热器 屏 ， 由于受热面屏处在 向上运动的气 固两相流 的 流场中， 尤其是其下端， 直接受到气固两相流的冲 刷 ， 存在着严重 的磨损隐患 ； 另外在其穿墙处 ， 由 于气 固两相流的流动形式发生了变化 ， 出现 了绕 流 、 回流及脉动现象 易于发生磨损。因此这些区 域需要敷设一定厚度的耐磨耐火材料 ， 可 以有效 地解决磨损问题 ， 见图 2所示 。 墙 T I l 一 ， 喾 囊 钩加固， 拉钩焊在分离器的钢壳上 ， 耐磨砖与耐磨 砖之间留2 mm灰浆缝 ， 为解决膨胀问题 ， 每一定 间隔留有膨胀缝 ， 并在适 当高度设有 高温热强钢 制造的砖托 ， 把其重量分层传递到钢壳上 。 图 3 拉钩砖结构 2 ) 耐磨砖 +保温浇注料( 见 图 4 ) ， 这种形式 适用于钢壳形状比较复杂和其它不适合用保温砖 的部位 ， 耐磨砖与耐磨砖之间留 2 1 13 1 灰浆缝 ， 在 适当间隔留有膨胀缝 ， 每间隔一定高度设置砖托 F 分层卸载防磨材料的重量 。 拉钩 ： ，： ? 匹丁 保 温浇注料 ： ， 工 耐磨砖一 篁 ：耋 ： 善 0 F i EE；I一 一 ： 二 兰 图 4 耐磨 砖 +保温浇注结构 图2 屏式受热面防磨结构 嚣 3 ) 耐磨浇注料 +保温浇注料( 见图 5 ) ， 这种 2 2 分离器及 回料装置的防磨设计 结构适用 于耐磨 衬里表 面复 杂部位 以及设备 顶 1 ) 耐磨砖 十保温砖型式 ( 见 图 3 ) ， 这种形式 面 ， 这种结构最常用 的结构型式是按 一定规律布 适合于大面积平 面或园弧面 ， 耐磨砖分层采用拉 置“ Y ”型抓钉 ， 用以固定耐磨衬里 ， 抓 钉上要涂 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 刘志佳： 浅谈循环流化床锅炉的防磨技术 2 1- 1 m m厚沥青 ， 解决耐磨浇注料与金属抓钉之间的 温胀差异 ， 耐磨 浇注料 中要按 2 的 比例加入不 锈钢纤维 ， 耐磨衬里需要合理留有膨胀缝 。 壳体 抓 钉 保 温浇注料 耐磨浇 注料 图 5耐磨浇 注料 + 保 温浇注 3 非金属防磨措施的要求 1 ) 耐磨 材料 的高性能要求 。耐磨耐 火材料 的破坏是 由过度的裂缝和“ 挤压剥落 ” 引起 ， 当循 环物料被裂缝夹住时 ， 炉内的耐磨耐火材料经过 反复的温度变化 ， 热循环时就会 出现 “ 挤压剥落 。 这就需要耐磨耐火材料要具备一定的抗压抗折强 度及足够小的重烧线变率。 2 ) 浇注料 中加 钢纤维 、 适 当加 大抓 钉密度 。 在耐磨耐火砖较难施工的位置 ， 一般采用耐磨 耐 火 浇注料来实现防磨设计 ， 由于浇注料 的热养生 要在安装完后进行 ， 受环境 、 加热条件的限制 ， 浇 注料 的耐磨性能要低于耐磨耐火砖。因此在设计 时要在耐磨耐火浇注料 中加入不锈钢增强纤 维， 还要适当提高固定抓钉的密度。 3 ) 分层拉 钩砖 结构。分层 拉钩砖结构 能有 效防止耐磨耐火砖 的脱落 ， 在分离器的圆筒 部分 及锥段部分均采取楔形耐磨砖与拉钩砖配合的结 构 ， 防止耐磨耐火砖脱落。 4 ) 设置膨胀缝 。在耐磨耐火材料衬里 的设计 结构中， 耐磨耐火砖或耐磨耐火浇注料均在各个方 向留有足够的膨胀缝 ， 以防止热膨胀产生应力而破 坏耐磨耐火材料进而导致的脱落。预留的膨胀缝 中需充填耐高温的耐火纤维毡 ， 防止灰进入膨胀缝 中。由于设计有足够的膨胀间隙， 因此可以保证耐 磨砖的膨胀空间 ， 避免出现“ 鼓包” 等现象。 4 结 论 1 ) 循环流化床锅 炉的磨损 问题还有 很多工 作要做 。 2 ) 耐磨材料本身 的质 量是关系到 防磨效果 的关键因素。 3 ) 不久 的将来磨损 问题将 不再是制 约循 环 流化床锅炉发展的关键 因素。 上接第 1 1页 程序 比较 繁琐 。2 0 0 6年 以后德 国将螺栓加热器 改成了螺栓拉伸器 ， 紧固方式和过程都 比螺栓加 热器可靠 ， 而且也很少出现问题 。金属缠绕垫片 失效 ， 在安装和检修电机时要检查金属缠绕垫片 ， 对于有破损 的需要更换新的进行使用。 2 ) 电机 冷却水温度高 是新建 电厂启动初期 经常遇到 的问题 。循环泵 运行初期 温度逐渐增 加 ， 但随着换热的平衡 ， 最后 电机内部温度会恒定 在 4 O c IC 5 0 q C之间， 突然 的温度增加和急剧增 长 ， 都说明电机 内部及外 围冷却系统出现 了异常 ： 低压冷却水泄露 ， 低压冷却水 流量减少导致 电机冷却器 的热量不能被有效 的带走 ， 通过测量 高压和低压人 口、 出 口温差能得到结果。 电机滤 网被异物堵塞 ， 导致 电机冷却水通道 被堵塞， 冷却水不能形成有效的循环 。 高压冷却水泄露 ， 炉水进入电机腔内部 ， 直接 导致电机温度升高 。 炉水或 电机注水不合格 ， 多次启停循环泵 ， 会 造成炉水中的杂质在停运循环泵时 ， 由于重力 的 作用 ， 小 的颗粒状物质会进入到电机 内部 ， 积聚到 一 定程度时 ， 会破坏轴承 ， 造成轴承间隙增大 ， 发 热量增加， 同时大量 的杂物聚集在转子和线圈中 间， 导致冷却水无法形成有效 的循环 。 电机冷却水需要定期检查 ， 发现缺水时要及 时补水 ， 任何注水 时都必须通过循环泵底部的注 水管路进行。 3 ) 电机启动过程异常噪音和振动 ， 电机启动 的过程 中因为水位低 ， 或入 口存在气泡， 会产生巨 大的声响， 或者由于泵入 口集箱温度过高 ， 造成温 差过大 ， 会产生声响。 4 ) 电机绝缘电阻低 ， 在环境温度 2 0 c c时， 电 机绕组的绝缘 电阻不能低于2 0 0 M I 2 ， 绝缘低存在 二方 面原 因， 一方面