防磨梁技术在XX电厂的应用12.doc

主动多阶式防磨技术在循环流化床锅炉上的应用XXX 【摘要】本文阐述了循环流化床锅炉内的物料流动特性，分析了水冷壁的磨损机理以及主动多阶式防磨技术在循环流化床锅炉上的应用效果。 【关键词】 循环流化床锅炉 防磨梁 防磨效果 1.前言循环流化床锅炉以其煤种适应性广、高效、低污染排放等优点，在我国得到了飞速发展。目前，135MW级的循环流化床锅炉发电机组在国内占主流地位。最近几年，多台300MW级的循环流化床锅炉发电机组也已相继投产，并且取得了不错的运行效果。经过设计制造单位的不断改进及电厂运行水平的逐步提高，出力不足、点火启动困难、易结焦、分离器分离效率低等影响CFB锅炉稳定运行的因素已得到有效解决。目前，磨损严重，水冷壁频繁爆管的问题是影响CFB锅炉稳定运行的最主要原因之一，由于磨损(受热面、耐火材料、风帽等) 造成的事故接近事故停炉总数的3050。当燃用劣质煤（煤矸石掺烧比例大、灰分高）时该问题更加突出，给电厂带来很大的经济损失，成为电厂最为棘手的问题之一。因此循环流化床锅炉的防磨措施合适与否,直接影响循环流化床锅炉机组的安全稳定运行。2.循环流化床锅炉水冷壁的磨损机理及现状在循环流化床锅炉炉膛内，典型的流体动力学结构为环核结构。在内部核心区内，颗粒团向上流动；而在外部环状区，固体物料沿炉脱水冷壁而住下凹流。颗粒以一定的速度和角度对水冷壁表面进行冲击造成冲蚀磨损。冲蚀有两种基本类型，一种叫冲刷磨损，另一种叫撞击磨损，这两种磨损的冲蚀表面的流失过程的微观形貌是不完全相同的。冲刷磨损是颗粒相对固体表面冲击角较小，甚至接近平行。颗粒垂直于固体表面的分速使得它楔入被冲击物体，而颗粒与固体表面相切的分速使得它沿物体表面滑动，两个分速合成的效果即起一种刨削作用。如果被冲击助物体经不起这种作用，即被切削掉一小块，如此经过大量、反复的作用，固体表面将产生磨损。撞击磨损是指颗粒相对于固体表面冲击角度较大。或接近于垂直时，以一定的运动速度撞击固体表面使其产生微小的塑性变形成显微裂纹。在长期、大量的颗粒反复撞击之下，逐渐使塑性变形层整片脱落而形成的磨损。一般在循环流化床锅炉受热面和耐火材料的磨损中，床粒颗粒与受热面和耐火材料的冲击角度在o90之间，因此循环流化床锅炉受热面和耐火材料的磨损是上述两类磨损基本类型的综合结果。实际运行中，炉膛水冷壁严重磨损主要表现为以下几种情况：（1）炉膛密相区浇筑料与水冷壁管交界区域管壁的磨损由于过渡区内沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反, 因而在局部产生涡旋流, 同时沿炉膛壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变, 对水冷壁管产生冲刷。（2）炉膛四角水冷壁的磨损这是由于炉膛四角区域内贴壁流的物料浓度比较高造成的。（3）炉膛出口两侧水冷壁管的磨损炉顶受热面的磨损主要是由于气、固流在离开炉膛进入转弯烟道时流向发生转变, 气、固流的流通面积缩小, 因而造成对两侧壁管的磨损加大。（4）不规则管壁的磨损不规则管壁包括穿墙管、炉墙开孔处的弯管、管壁上的焊缝等。这主要因为不规则部位的贴壁流被改变，容易形成涡流，从而导致磨损的发生。一般地，物料对管壁的磨损速率与其速度、浓度及粒度关系为：式中：E磨损速率，m/100h；W物料速度，m/s；D物料粒度，mm；U物料浓度，kg/(m2s)。从上式可以看出，物料对管壁的磨损速率与其流速的三次方成正比，与其浓度成正比。从流体动力特性看，循环流化床锅炉炉膛处于快速流态化状态。在快速床中，炉膛四周近壁区存在着大量的向下流动的颗粒团（以下简称贴壁流），贴壁流沿着将近30 m高的炉膛从炉顶向炉底加速流动，其末端速度比较高，并且浓度成指数增加。贴壁流速度高和浓度大是造成水冷壁过渡区域磨损严重的主要原因。3主动多阶式防磨技术在平顶山瑞平电厂480t/h CFB锅炉上的应用XX电厂采用的锅炉是东方锅炉厂生产的DG480/13.7-II2自然循环、超高压、一次中间再热循环流化床锅炉。考虑到水冷壁磨损严重的问题，在锅炉安装阶段，电厂同时完成了主动多阶式防磨装置的安装。该防磨装置由销钉和耐火耐磨浇注料形成凸台，并通过销钉将凸台固定在水冷壁上；凸台沿水冷壁高度方向以一定间距水平或倾斜多阶布置。具体布置在循环流化床锅炉炉膛中密相区的上方，每隔两米沿炉膛四周布置一圈，从下至上共14层。该防磨装置的优点在于：(1) 从磨损机理入手，显著降低炉膛贴壁流的速度和浓度； (2) 安装简单方便，不需对炉膛水冷壁进行大量改造；(3) 运行可靠，检修简单方便；(4) 水冷壁上加装防磨台阶后不会对炉内传热造成影响。4.防磨效果 防磨装置的具体安装时间明确提出电厂#1锅炉于2007年01月03日投入运行，#2锅炉于2007年05月15日投入运行，截止2008年3月25日#1锅炉已经累计运行7446小时（#1锅炉自07年11月03日至08年3月25日已连续运行141天），#2锅炉已累计运行5387小时，水冷壁未曾发生一次爆管事故，2007年12月份，利用#2机组检修的时间，电厂会同西安热工院对#2锅炉的水冷壁进行了全面检查，并对#2锅炉水冷壁的壁厚进行了详细的测量，测量结果证明：采用了该防磨装置候，减缓了炉内固体颗粒的运动速度，改变了颗粒运动的轨迹，大量的物料在沿着水冷壁向下流动的过程中每隔一段距离就会发生一定的偏移，从而减轻了固体物料对水冷壁管子的直接冲刷，有效的延缓了水冷壁的磨损。按测点尽量覆盖所有水冷壁的原则，测量了65个有代表性的测点，测量结果见表1。表1 水冷壁厚测量结果表序号壁厚减薄情况（mm）数量（个）占总测点的比例（）1减薄4mm及以上002减薄3mm11.543减薄2mm710.774减薄1mm2233.845无减薄3553.85双面水冷屏的测点数量为10个，壁厚测量结果见表2。表2 双面水冷屏厚测量结果表序号壁厚减薄情况（mm）数量（个）占总测点的比例（）1减薄2mm及以上002减薄1mm3303无减薄770以135 MW CFB锅炉机组为例，水冷壁总受热面积约1600 m2，加装防磨内衬的被覆盖受热面积约70m2，仅占4.4%左右。另外，防磨台阶增加了对贴壁流的扰动，有利于炉内传热。因此，水冷壁上加装防磨台阶后不会对炉内传热造成影响，现场运行实践也说明了这一点。5.结论（1）目前已投运的循环流化床锅炉均存在水冷