循环流化床锅炉的磨损区域及防磨措施.doc

循环流化床锅炉的磨损区域及防磨措施张明月（山西侯马发电公司，山西 侯马 043008） 摘要：循环流化床锅炉磨损是造成其运行事故的主要原因之一。 因此，循环流化床锅炉中磨损区域的防磨措施，直接影响循环流化床锅炉机组的经济运行和安全运行。本文根据两台220T/H三年的运行状况，介绍了循环流化床锅炉主要的磨损区域及其产生磨损的原因，提出对不同的磨损区域，应采取的防磨措施。 关键词：循环流化床锅炉；磨损区域；原因；防磨措施 循环流化床燃烧技术是国际上70年代中期发展起来的新型燃烧技术，这项技术的成功应用使循环流化床锅炉获得了迅速发展。它与层燃锅炉、室燃锅炉相比具有燃料适用性广、燃烧效率高、环保性能好、负荷调节灵活、灰渣便于综合利用等优点。所以，发展循环流化床锅炉对充分利用劣质煤、节约能源、减少环境污染等都具有深远的意义. 山西侯马发电有限责任公司晋田机组采用2220t/循环流化床锅炉（CFB），由哈尔滨锅炉厂有限责任公司采用引进英国奥氏龙公司（ALSTOM）循环流化床锅炉技术进行基础设计，并按照引进技术所确定的原则制造。两台机组分别于2002年12月、2003年4月投入正式生产运营。1锅炉结构220T/H循环流化床锅炉系高温高压、单汽包、自然循环锅炉、采用循环流化床燃烧方式，高温分离物料，固态排渣、干式输灰、平衡通风、露天布置，。锅炉主要由炉膛、汽冷旋风分离器、自平衡“U”型回料阀、风水联合冷渣器和尾部对流烟道组成。炉膛位于锅炉前部，四周与顶棚布置有膜式水冷壁，底部为水冷布风板和大直径钟罩式风帽，上部与前墙垂直布置四片水冷屏与四片汽冷屏（II级过热器），锅炉本体部两侧各布置一台风水联合冷渣器，通过L阀连接。2锅炉防磨环境特点和分布1）炉膛密相区和水冷布风板是锅炉炉内工作环境最恶劣的地方，主要有温度最高、化学反应最强烈、受热面磨损最严重等特点，防止磨损就成为锅炉能否长期稳定运行的关键之一。因此，密项区耐磨材料的主要由销钉固定高强度耐磨耐火浇注料构成。2）锅炉水冷风室虽没有磨损，但在床下风道燃烧器运行时，风室的温度高、局部还原性气氛浓、温度变化大，而且在正常运行时风室还要承受很高的压力，所以风室必须要有良好的密闭性，风室内衬由耐火材料和保温材料构成内衬材料，并在风道燃烧器附近布置一些强度较高的耐磨耐火材料以防脱落和裂纹。 3）高温分离器的作用是为了捕捉大颗粒物料返回炉内，是使炉内物料形成循环的重要构件，它的分离效率高低直接影响锅炉的燃烧效率和尾部烟道的磨损。由于高温绝热分离器安装的位置高，工作时的温度和炉膛接近，磨损较大。4）U型回料阀位于高温分离器和回料腿之间。 U型回料阀是一个小型的流化床，其作用主要是分离器的密封和回料的输送，回料对内壁的磨损较为剧烈，耐磨材料强度要求较高，因此，防磨材料采用了耐磨耐火拉钩砖和高强度耐磨浇注料相结合，这样，既减轻了悬挂重量，又达到了较好的防磨效果。5）回料腿的工作结构和环境较复杂，除大量的床料经过回料腿返回锅炉外，还有煤、石灰石和飞灰再循环从这里进入锅炉。这一段的物料浓度较高、温度变化大和底部气固冲蚀严重。6）冷渣器是冷却炉膛底渣的装置，结构较为复杂，主要由进渣管、风室、布风板、出渣口、返气弯管和冷却水等组成。其作用是冷却炉渣，炉渣以鼓泡状态进行换热，炉渣对进渣管、冷渣器底部和返气弯管等部位的磨损强烈。2.1循环流化床锅炉内主要金属部件的磨损 2.1.1布风装置循环流化床锅炉布风装置的磨损主要是风帽的磨损，其中风帽磨损最严重的区域发生在循环物料回料口附近，原因主要是由于较高颗粒浓度的循环物料以较大的平行于布风板的速度分量冲刷风帽导致的。2.1.2炉膛水冷壁管炉内水冷壁管的磨损主要集中在以下三个区域：炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损；炉膛四个角落区域的管壁磨损；不规则区域管壁的磨损。炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损原因一是在过渡区域内由于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，在局部产生涡旋流；另一个原因是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，因而对水冷壁管产生冲刷。目前该位置常用的防冲刷磨损的方法有结构防磨和材料防磨两种。结构防磨主要有让管设计、防磨梁和防磨板设计等措施。让管设计可去除该部位的涡流磨损和反弹力磨损。防磨梁、防磨板设计和焊磨涂层等方法，其中耐磨涂层的制备方法有电弧喷涂、氧乙炔火焰粉末喷熔、堆焊、热扩散渗层等措施。综合比较耐磨效果、质量控制的难易程度、现场施工效率、成本等，电弧喷涂是水冷壁较可行的措施。炉膛四个角落区域的管壁磨损原因是角落区域内壁面向下流动的固体物料密度比较高，同时流动状态也受到破坏。由于水冷壁四周物料浓度大,向火面焊缝容易不平整而导致磨损速率高。所以水冷壁防磨措施中让管设计、清除凸出障碍物和电弧喷涂是可行的方法。不规则区域管壁（如穿墙管、炉墙开孔处的弯管等）的磨损原因主要是不规则管壁对局部的流动特性造成较大的扰动。2.1.3炉内受热面的磨损炉膛内屏式过热器、水平过热器管屏的磨损机理与炉内水冷壁管的磨损机理相似，主要取决于受热面的具体结构和固体物料的流动特性。2.1.4对流受热面的磨损对流受热面磨损是一个比较严重的问题，磨损发生的主要部位在过热器的第一、第二排管子，省煤器两端和空气预热器出口处。这部分管排常因结构、安装或受热变形等原因形成烟气走廊，物料速度较高，导致磨损加快。该部位防磨除了在尾部烟道设计时应存分考虑选择合适风速、合理结构外。在结构方面可在烟气转弯处加导流板，用于改变烟气流动方向，减轻由于烟速和浓度不均所带来的磨损。材料防磨方法有采用管、防磨瓦和防磨板、堆焊等2.2循环流化床锅炉内主要非金属耐火材料的磨损循环流化床锅炉耐火材料破坏的主要原因和机理：一方面是由于温度循环波动和热冲击以及机械应力造成耐火材料产生裂缝和剥落；另一方面是由于固体物料对耐火材料的冲刷而造成耐火材料的破坏。 循环流化床锅炉内主要耐火材料的磨损的位置有水冷壁布风板；燃烧室下部四周水冷壁表面；燃烧室内布置的水冷屏、过热器屏等下端表面及其穿墙处周围的水冷壁表面；燃烧室出口周围及出烟口流道内表面；分离器整个内表面,尤其是筒体入口靶区；料腿及回料装置内表面；分离器出口烟道内表面；尾部对流烟道入口内表面。其中汽冷旋风分离器浇注料损坏较为严重，旋风分离器浇注料冲刷磨损易发区为：入口烟道、筒体入口烟窗及筒体切向入口冲击区，循环流化床锅炉耐火浇注料受到大颗粒高浓度物料气流冲刷磨损，是不可避免的。提高其使用寿命，必须做到：耐火材料具有良好理化性能；良好的施工质量和烘炉效果；合理的设计及运行方式。晋田机组#1、#2炉分离器入口烟道在多次停炉后检查均发现其端部有约1.5米高的积灰，这使得该区域烟气通流面积减少约1/3，烟气流速提高，而磨损与烟气流速的三次方式成正比，这使得入口烟道浇注料磨损加剧。采取的防止措施：1、确保耐火材料质量，满足使用要求；2、严格浇注料施工工艺；3、重视施工完毕后的养护工作；4、进行运行工况的调整。5、采取适当措施，消除积灰。 3循环流化床锅炉的防磨措施 3.1.金属防磨盖板 防磨盖板是锅炉传统防磨措施之一，主要用于水冷壁、尾部烟道对流受热面，防磨材料根据防磨位置烟气温度选取，一般采用1Cr20Ni14Si2、 1Cr18Ni9Ti和20G钢两种材料，板厚为2 mm。 3.2防磨堆焊在需要防磨的金属材料表面，堆焊一定厚度的熔焊金属，使母材具有较高的抗磨损性能，主要用于非金属耐磨耐火材料与非保护区金属管子之间的过渡处的防磨，如水冷壁下部、过热器、风帽、高温再热器等部位。 3.3耐火浇注料衬里防磨水冷壁衬里是用焊在管子表面上的金属销钉将较密的耐磨耐火材料固定在烟气侧的水冷壁管件上。非水冷壁薄衬里是用一定规律布置的“Y”形抓钉来把耐磨浇注料固定在保温浇注料层外的，抓钉上要