循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨技術初探

1、<p>　　循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨技術初探</p><p>　　[摘 要]在循環(huán)流化床的使用過程中，因為其鍋爐始終處于高溫環(huán)境下，并且承受著固體顆粒的不斷沖刷，往往容易造成鍋爐設備的磨損，嚴重時甚至可能造成停爐。因此，有必要加強對循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨技術的研究和應用，從而為采取更有效的防磨措施奠定技術基礎。 </p><p>　　[關鍵詞]循環(huán)流化床 鍋爐水冷壁磨損 防磨技

2、術 </p><p>　　中圖分類號：P285 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）40-0031-01 </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　循環(huán)流化床（circulating fluidized bed，CFB）具有燃燒效率高、煤種適應廣（可燃用煙煤、貧煤、褐煤、無煙煤、煤矸石等各種燃料）

3、、負荷調節(jié)范圍大、使用成本低以及污染排放少等優(yōu)勢，是當前國內推廣應用較廣的一種潔凈燃燒技術。然而在循環(huán)流化床的使用過程中，因為其鍋爐始終處于高溫環(huán)境下，并且承受著固體顆粒的不斷沖刷，往往容易造成鍋爐設備的磨損，嚴重時甚至可能造成停爐。 </p><p>　　為了解決鍋爐設備的磨損問題，當前已采取了一些防磨措施，但經過實際運行結果證明，當前所采取的措施并不能完全防治鍋爐設備的磨損，實際中鍋爐水冷壁管的磨損仍然十分嚴

4、重，這給循環(huán)流化床鍋爐的推廣應用和穩(wěn)定運行造成了不利影響。因此，還有必要加強對循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨技術的研究和應用，從而為采取更有效的防磨措施奠定技術基礎。 </p><p>　　2 運行機理和磨損原因分析 </p><p>　　與其他鍋爐設備不同，循環(huán)流化床鍋爐（如圖1所示）的物料循環(huán)系統由外循環(huán)和內循環(huán)組成。前者的主要作用是提高鍋爐的燃燒效率、增加物料分離和返料系統，同時還提高了爐

5、膛內煙氣中灰的含量；后者主要形成物料內循環(huán)，并在很大程度上增加了鍋爐水冷壁的對流換熱。因為內循環(huán)中灰粒緊貼著水冷壁流動，因此就會造成對鍋爐水冷壁的嚴重磨損。 </p><p>　　既然循環(huán)流化床鍋爐的內循環(huán)是造成鍋爐水冷壁磨損的主要原因，那么為了分析磨損機理，就有必要對內循環(huán)產生的原因進行分析。具體而言，內循環(huán)產生的原因可以概括為以下兩點：（1）如果將爐膛看作是一個大的“管道”，那么通過對管道內流體的速度分布規(guī)律

6、進行分析可以發(fā)現：煙氣在爐膛內的流速表現為中間流速最大、四周流速較小的特點。（2）根據循環(huán)流化床的實際運行機理可以知道，爐膛內的傳熱方式主要以輻射和對流為主，但因為水冷壁會對流吸熱，從而就會造成爐膛內的煙氣溫度分布不均，一般靠近水冷壁的煙氣溫度會明顯低于爐膛中心區(qū)的煙氣溫度，而煙氣的溫度差會導致比重差，進而最終造成貼近水冷壁區(qū)域的煙流向下流動。因為原因（1）和原因（2）的共同作用，所以在循環(huán)流化床的鍋爐爐膛內，貼近水冷壁的煙氣會向下運行

7、，而爐膛內中心區(qū)域的煙氣則會攜帶著灰粒向上運動，也就是說攜帶灰粒的煙氣會向著爐壁方向聚集并隨著煙氣一起貼著水冷壁向下運動，又由于貼近水冷壁的灰流向下運動時會不斷有新的灰粒加入，從而造成煙氣中的灰粒含量不斷上升、下降速度也不斷加快，從而加強了鍋爐水冷壁的磨損。 </p><p>　　通過以上分析可知，循環(huán)流化床鍋爐的內循環(huán)是造成鍋爐冷水壁磨損的主要原因，但這些磨損的具體表現形式卻不一致。在實際工作中，因為煙氣攜帶著

8、灰粒向下運動時會遭受阻力，而阻力的作用會使煙氣流的方向發(fā)生改變，這種長期因灰流沖刷而造成的磨損稱為沖刷磨損，例如防磨施工邊界產生的磨損及局部區(qū)域打磨不光滑產生的磨損。此外，煙氣流在平行于受熱方向運動時也會高速沖刷管子，進而對管子產生剝削作用，這會使得管子壁的厚度逐漸變薄，具體表現為對受熱面管子產生普遍磨損，這種普遍磨損則稱為切削磨損。在磨損發(fā)生的過程中，煙氣中攜帶的灰粒濃度越高，煙速就越快，磨損量也就越大，具體則表現為爐膛密相區(qū)沖刷磨損

9、和切削磨損均高于稀相區(qū)。 </p><p>　　3 投產前及運行中可行的防磨措施 </p><p>　　首先，要確保鍋爐水冷壁的密相區(qū)設計合理，因為密相區(qū)的磨損通常都較大，如果不對其進行合理設計，則難以對鍋爐水冷壁的磨損進行有效地防治。在實際工作，國內的鍋爐生產廠家在設計水冷壁時都在一定程度上采用了防磨設計，如“讓管設計”、設置“衛(wèi)燃帶”等。此外，需求方在下單訂貨前一定要與鍋爐生產廠家進行

10、充分的溝通，根據實際使用條件共同對水冷壁的防磨設計進行合理性論證，以便于后續(xù)的安裝施工工作的進行。 </p><p>　　其次，在水冷壁施工安裝結束后，還必須對其質量進行嚴格的驗收。事實上，無論防磨設計做地多到位，如果安裝施工質量不達標，則最終也難以確保防磨成效。 </p><p>　　第三，雖然循環(huán)流化床具有煤種適應廣的特點，但不同煤種造成的磨損程度也存在差異，例如使用矸石量多或破碎性差

11、的燃煤往往就伴隨著較大的磨損量。在實際工作中，選擇優(yōu)質燃煤和優(yōu)良的破碎系統，往往是降低鍋爐水冷壁磨損的有效途徑之一。 </p><p>　　最后，確保鍋爐設備始終處于一個比較良好的運行狀態(tài)上，也是防止水冷壁磨損的有效措施之一。如根據各級負荷、煤質等參數的變化不斷調整風煤配比、合理布置一、二次風量；在確保流化的前提下，略降低一次風量，嘗試加大二次風量，以控制降低顆粒團攜帶速度，降低密相區(qū)水冷壁磨損速度。實際中，因為

12、不同企業(yè)的每臺鍋爐面臨的核心任務可能存在較大差異，所以為了確保鍋爐的運行良好，所關注調節(jié)的參數可能也會差距很大，而這需要在運行中對磨損因素進行兼顧控制。 </p><p>　　4 典型防磨技術的應用 </p><p>　　1.超音速電弧防磨涂層噴涂技術 </p><p>　　這種方法以高溫電弧為熱源，將熔化了的特殊金屬絲材用高速氣流霧化，并噴射到事先噴砂并有一定粗糙

13、度的水冷壁表面形成涂層。特殊金屬絲材中含有鎳、鉻、鈦等微量元素，其中所含的鎳元素具有良好的延展性，可以確保涂層不會因為熱膨脹而發(fā)生開裂和剝落。電弧噴涂具有噴涂速度高、涂層化學成分和硬質相含量易調整、沉積效率高的特點，適宜于現場的大面積耐磨耐腐蝕部件施工，但這種方法的施工質量較難控制，尤其是對于水冷壁四角，因為噴槍無法精確施工的原因，比較容易引發(fā)質量問題。 </p><p>　　2.安裝水冷壁防磨梁技術 </

14、p><p>　　在循環(huán)流化床鍋爐爐膛內部，特別是密相區(qū)，磨損量與煙速大小關系比較密切，爐膛豎直高度越高，密相區(qū)煙速越大，磨損也就快，此時可通過在密相區(qū)水冷壁四周加設耐磨可塑料梁的方案來降低物料團沿水冷壁的向下回流速度，進而達到防治磨損的目的。 </p><p>　　3.水冷壁表面熔敷焊接防磨技術 </p><p>　　這種技術是利用熔敷熱源將具有一定性能的材料熔敷在基體

15、表面上，以形成冶金結合的一種工藝方法。熔敷作用是在焊件表面獲得耐磨、耐熱、耐腐蝕等特殊性能的熔敷金屬層，以達到防治磨損的目的。這種技術的優(yōu)點是可以根據需求對熔敷金屬層的厚度進行控制，以實現長久耐磨的效果。 </p><p><b>　　5 結束語 </b></p><p>　　在實際工作中，沒有絕對完美的防磨技術，只有在運行和維護過程中注意防范各種缺陷，才能確保鍋爐水

16、冷壁防磨技術措施的作用得到真正有效的發(fā)揮。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 劉國昌，張紅梅.循環(huán)流化床鍋爐的磨損問題探討[J].黑龍江科技信息，2014，（22）：3 </p><p>　　[2] 顧潔，宋振廷.循環(huán)流化床鍋爐水冷壁減薄原因分析[J].科技經濟市場，2015，（3）：12-13 &l

17、t;/p><p>　　[3] 包云鵬.循環(huán)流化床鍋爐受熱面易磨損部位探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2015，（7）：60 </p><p>　　[4] 劉璞，席凈.某小型循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損泄漏分析[J].中國新技術新產品，2014，（17）：76 </p><p><b>　　作者簡介 </b></p><p>　　古