循環(huán)流化床鍋爐水冷壁磨損原因分析與措施

劉金路 盧震

摘 要：重點(diǎn)分析循環(huán)流化床鍋爐水冷壁磨損的原因，并制定相應(yīng)的措施。

關(guān)鍵詞：磨損；煤粒徑；風(fēng)速；原因分析；措施

1 前言

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是目前商業(yè)化程度最好的清潔煤燃燒技術(shù)之一，由于具有了燃料適應(yīng)性強(qiáng)、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、燃燒穩(wěn)定、污染排放較低及灰渣易于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，市場(chǎng)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的需求將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。國(guó)內(nèi)外已運(yùn)行的CFB鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況表明， CFB鍋爐的磨損是目前鍋爐長(zhǎng)周期運(yùn)行急需解決的問題。文章在分析造成CFB鍋爐磨損的原因，并制定相應(yīng)的措施。

2 循環(huán)流化床鍋爐介紹

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是目前商業(yè)化程度最好的清潔煤燃燒技術(shù)之一，由于循環(huán)流化床燃燒為低溫動(dòng)力控制，并可在投燃料的同時(shí)加投石灰石CaCO3，達(dá)到有效去除煙氣中的SO2與控制NOx有害物質(zhì)生成的目的。經(jīng)檢測(cè)循環(huán)流化床脫硫效率最高的可達(dá)95%以上，因此在目前國(guó)家嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)下，循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行低污染排放的優(yōu)勢(shì)可以得到充分體現(xiàn)。雖然循環(huán)流化床鍋爐具有了燃料適應(yīng)性強(qiáng)、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、燃燒穩(wěn)定、污染排放較低及灰渣易于綜合利用等優(yōu)點(diǎn)，但是由于鍋爐內(nèi)固體物料高濃度、高速度、高能量循環(huán)和爐內(nèi)質(zhì)量、熱量、動(dòng)量高強(qiáng)度傳遞的燃燒特點(diǎn)，使?fàn)t膛內(nèi)爐管和耐火材料的腐蝕、磨損比較嚴(yán)重，長(zhǎng)周期高負(fù)荷運(yùn)行易發(fā)成爆管事故，影響鍋爐系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此如何解決循環(huán)流化床鍋爐受熱面易磨損的問題成為長(zhǎng)期困擾循環(huán)流化床鍋爐使用單位的一個(gè)技術(shù)瓶頸問題。

3 爐膛水冷壁易發(fā)生磨損的部位

滄州大化兩臺(tái)濟(jì)南鍋爐廠公司生產(chǎn)的YG-90/3.82-M型循環(huán)流化床鍋爐，于2009年起陸續(xù)投入運(yùn)營(yíng)。鍋爐采用露天布置，由爐膛、2個(gè)高溫絕熱旋風(fēng)分離器、2個(gè)回料閥、尾部對(duì)流煙道、省煤器、空氣預(yù)熱器、2臺(tái)冷渣器和布袋除塵器等部分組成。點(diǎn)火方式為床下點(diǎn)火，爐膛內(nèi)前墻3個(gè)給煤口、后墻2個(gè)返料口，布風(fēng)板采用水冷式布風(fēng)板。

鍋爐運(yùn)行5年來，先后利用12次機(jī)組檢修機(jī)會(huì)對(duì)水冷壁進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)爐水冷壁以下部位均出現(xiàn)較為嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象：

（1）爐膛內(nèi)膜式水冷壁對(duì)接時(shí)焊口錯(cuò)位，導(dǎo)致水冷壁母管錯(cuò)口位置磨損，磨損的面積根據(jù)錯(cuò)口的位置有大有小。磨損面主要為平面形，2臺(tái)爐每次檢查均出現(xiàn)過多根磨至3.8mm左右；

（2）水冷壁敷設(shè)衛(wèi)燃帶與水冷壁過渡的區(qū)域、爐膛角落區(qū)域以及一些不規(guī)則管壁等，這些不規(guī)則管壁包括穿墻管、爐墻開孔處的彎管、管壁上的焊縫等。尤其是靠近角落的水冷壁磨損最為嚴(yán)重，磨損區(qū)域主要為爐管與未燃帶交界處，爐管根部呈現(xiàn)溝槽形式的磨損。我單位曾經(jīng)3次因此部位磨損造成爆管事故的發(fā)生。

（3）爐膛或返料器內(nèi)防磨澆注料脫落的部位；

（4）布風(fēng)板上的風(fēng)帽。

4 原因分析

磨損是影響循環(huán)流化床鍋爐長(zhǎng)周期運(yùn)行的重要因素，在這里只對(duì)造成循環(huán)流化床鍋爐磨損的直接原因進(jìn)行分析：

（1）是由于沿水冷壁下流的固體物料與爐內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)的固體物料運(yùn)動(dòng)方向相反，在水冷壁敷設(shè)衛(wèi)燃帶與水冷壁過渡的區(qū)域產(chǎn)生渦旋流區(qū)，在渦流的帶動(dòng)下，固體物料對(duì)水冷壁管形成沖擊磨損；

（2）是在爐膛水冷壁角落區(qū)域由于灰量大于其它部位，因而對(duì)此部位水冷壁管產(chǎn)生沖刷；

（3）是由于在初始安裝時(shí)爐管或耐磨澆注料施工質(zhì)量差，部分水冷壁管接口有凸起部位或澆注料幾何形狀不合理造成的磨損加劇；

（4）在煤的粒徑控制上，物料粒度超過設(shè)計(jì)指標(biāo)，煤粒徑大使得流化風(fēng)量增加，風(fēng)速過高造成爐管磨損加??；

（5）爐本體的異常漏風(fēng)、漏灰導(dǎo)致水冷壁磨損；

（6）循環(huán)流化床鍋爐存在偏燒現(xiàn)象，或一次風(fēng)風(fēng)量過大，造成爐膛內(nèi)煙氣流速過高，導(dǎo)致水冷壁磨損。

5 降低磨損的措施

（1）加強(qiáng)來煤的管理，嚴(yán)格控制入爐煤的煤質(zhì)和粒度，及時(shí)調(diào)整碎煤機(jī)錘頭間隙，提高煤顆粒的均勻度，減小大顆粒在來煤總量中的比例。

（2）由于循環(huán)流化床鍋爐爐膛密項(xiàng)區(qū)與稀項(xiàng)區(qū)交界處受熱面磨損問題比較嚴(yán)重，我單位每次停爐均對(duì)未燃帶以上6米水冷壁管進(jìn)行熱噴涂處理。進(jìn)行過熱噴涂的水冷壁管噴涂材料為耐高溫抗磨合金，這種材料的硬度遠(yuǎn)高于爐管母材的硬度，噴涂后不會(huì)影響鍋爐熱負(fù)荷，起到保護(hù)水冷壁母管的作用。但是這種材料也不是永遠(yuǎn)都不磨損，經(jīng)過幾次測(cè)試我單位得出數(shù)據(jù)，在目前循環(huán)流化床運(yùn)行負(fù)荷下，未燃帶以上爐管噴涂0.4-0.6mm鍋爐連續(xù)運(yùn)行7個(gè)月后噴涂層基本消失。根據(jù)以上數(shù)據(jù)我單位要求循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行周期為7個(gè)月。同時(shí)停爐后對(duì)爐膛內(nèi)膜式水冷壁翅片進(jìn)行詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)及時(shí)修補(bǔ)，對(duì)脫落或磨損較嚴(yán)重的耐磨澆注料拆除重做，施工過程中嚴(yán)格把控施工質(zhì)量。

（3）對(duì)磨損較嚴(yán)重中的風(fēng)帽進(jìn)行更換，通過空板實(shí)驗(yàn)檢測(cè)布風(fēng)板透風(fēng)均勻性，避免因流化風(fēng)量偏造成的磨損加劇。

（4）通過尾部煙道氧含量的參數(shù)變化，合理控制一二次風(fēng)的配比，一二次現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)門的調(diào)整要求盡量對(duì)稱、一致，避免偏燒造成磨損加劇。在保證床料流化的前提下，避免高的一次風(fēng)量控制，降低爐膛內(nèi)流化風(fēng)速。

（5）控制合適料層差壓和爐膛差壓。料層差壓越高，需要的流化風(fēng)量增大，爐膛內(nèi)的流化風(fēng)速就越高，流化風(fēng)速高鍋爐水冷壁管的磨損加劇。爐膛差壓偏高，鍋爐爐膛內(nèi)灰濃度增大，同樣也增加了鍋爐水冷壁管的磨損。

（6）要求操作人員啟停爐的操作嚴(yán)格控制升溫或降溫速度，避免因爐膛溫度劇烈波動(dòng)造成耐火材料出現(xiàn)裂縫或剝落。

6 結(jié)束語

循環(huán)流化床鍋爐防磨治理是一項(xiàng)全面、長(zhǎng)期的管理工作，除了從技術(shù)上攻克瓶頸外，同樣完善各種管理制度，避免出現(xiàn)管理盲點(diǎn)也同樣重要。在日常生產(chǎn)中保證各種管理制度的嚴(yán)格執(zhí)行、減少因人為因素對(duì)鍋爐運(yùn)行造成影響。我單位通過對(duì)水冷壁防磨綜合治理、運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行，其中A爐經(jīng)過此次長(zhǎng)周期攻關(guān)后，鍋爐運(yùn)行周期從最初的90天，到現(xiàn)在穩(wěn)定運(yùn)行180天以上，達(dá)到了循環(huán)流化床鍋爐長(zhǎng)周期運(yùn)行6個(gè)月的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]循環(huán)流化床鍋爐磨損機(jī)理及防治[M].中國(guó)電力出版社.