循環(huán)流化床鍋爐磨損影響因素及處置建議分析

蘆傳慧

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗 154101）

循環(huán)流化床鍋爐磨損影響因素及處置建議分析

蘆傳慧

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗 154101）

針對循環(huán)流化床鍋爐影響因素和處置建議，結(jié)合實(shí)際案例，在分析循環(huán)流化床鍋爐特點(diǎn)和磨損機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出影響循環(huán)流化床鍋爐磨損的主要因素，并提出處置建議。最后通過深入分析得出科學(xué)合理的處置建議是緩減循環(huán)流化床鍋爐磨損提高使用壽命關(guān)鍵的結(jié)論，希望對相關(guān)單位有一定幫助。

循環(huán)流化床鍋爐；磨損；影響因素；處置建議

大量應(yīng)用實(shí)例表明，循環(huán)流化床鍋爐和傳統(tǒng)鍋爐相比，具有燃料適應(yīng)性高、燃燒效率高、調(diào)節(jié)速度快等特性。所以被廣泛應(yīng)用在各大工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。但是在具體應(yīng)用過程中循環(huán)流化床鍋爐仍然存在一系列缺陷，比如：受熱面的磨損問題一直得不到有效解決，在很大程度上限制了循環(huán)流化床鍋爐安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。因此，本文基于實(shí)際案例，對循環(huán)流化床鍋爐磨損影響因素及處置建議做了如下分析。

1 案例分析

某熱電廠在2014年建立完成，并投入使用，為提高運(yùn)營效率，投入了2臺(tái)220t/h的循環(huán)流化床鍋爐。這兩臺(tái)鍋爐具有結(jié)構(gòu)緊湊、復(fù)雜、燃燒效率高、適用煤種多等特性，為該熱電廠帶來了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。但是自從這兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行以來，受熱面積的磨損非常嚴(yán)重，在2016年6—9月，發(fā)生了3次泄漏和爆管事故，導(dǎo)致該熱電廠一度停產(chǎn)維護(hù)，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。事后相關(guān)專家和技術(shù)熱人員介入調(diào)查，深入分析循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損的原因，并提出了有針對性的處置建議，再也沒有過泄漏和爆管事故，很大程度上提高了循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

2 循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)和磨損機(jī)理

2.1 循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)

循環(huán)流化床鍋爐能夠?qū)崿F(xiàn)高溫床料和返料的穩(wěn)定循環(huán)，從而提高了煤料燃燒的效率，沒有燃盡的煤料通過多次循環(huán)以后可以增加其在鍋爐中的停留時(shí)間，從而提高熱量交換的頻率。就我國目前循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)而言，可以在40%～120%的負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)行，從而氣溫、氣壓都時(shí)刻保持在規(guī)定允許范圍當(dāng)中，通過爐內(nèi)噴鈣等方式，就可以脫硫處理，而且燃燒過的灰渣中含碳量比較低，可以有效實(shí)現(xiàn)再利用[1]。

2.2 循環(huán)流化床鍋爐磨損機(jī)理

所謂磨損機(jī)理指的是不同物體在進(jìn)行相對運(yùn)行過程中，在相互接觸的表面發(fā)生不斷磨損或者殘余變形的現(xiàn)象。根據(jù)磨損產(chǎn)生機(jī)理的不同，大體可以分：沖蝕磨損、樁基磨損、磨料磨損等幾種磨損形式。在循環(huán)流化床鍋爐中應(yīng)用的主要燃料是劣質(zhì)煤矸石，因此在具體燃燒過程中煤矸石當(dāng)中的某些礦物質(zhì)在高溫的作用下，就會(huì)逐步裂化，轉(zhuǎn)化為灰粉。這也是煙氣中含有大量高硬度飛灰的主要原因，如果鍋爐長時(shí)間受到這種高硬度飛灰沖擊和沖刷，就會(huì)發(fā)生磨損現(xiàn)象。因此，循環(huán)流化床鍋爐磨損是多種磨損形式共同作業(yè)結(jié)果，增加了處理處置的難度。

3 循環(huán)流化床鍋爐磨損影響因素

就此熱電廠而言，影響循環(huán)流化床鍋爐磨損的因素非常多，大體上可以分為兩大類。

3.1 顆粒特征影響因素

3.1.1 粒徑的影響

研究表明，循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損程度和飛灰顆粒的直徑有很大關(guān)系，由于鍋爐當(dāng)中的飛灰處于無規(guī)則運(yùn)行的狀態(tài)，因此，也就具有一定的動(dòng)能，當(dāng)飛灰體積比較小，即使其具有的一定速度，其動(dòng)能也相對比較小，當(dāng)飛灰的動(dòng)能小于循環(huán)流化床鍋爐材料彈性承受能力時(shí)，并不會(huì)對受熱表面造成磨損。但如果飛灰的粒徑比較大時(shí)，其在運(yùn)行中產(chǎn)生的動(dòng)能也就越大，當(dāng)飛灰的動(dòng)能超過鍋爐材料彈性承受能力時(shí)磨損量也隨之增加[2]。因此，在循環(huán)流化床鍋爐磨損中起作用的主要是飛灰中粒徑比較大的顆粒。

3.1.2 形狀的影響

飛灰顆粒的形狀對受熱面的磨損量也具有非常重要的影響，通常情況下，具有尖銳棱角的顆粒具有增強(qiáng)磨蝕性。同時(shí)棱角、邊緣比較多飛灰顆要比表明光滑圓潤的飛灰顆粒的磨損量大。

3.1.3 硬度的影響

就此熱電廠而言，應(yīng)用循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)勢能夠促使低熱量的煤矸石充分燃燒，從而降低發(fā)電成本。但是在煤矸石還含有高硬度的礦物質(zhì)，從而加大了受熱面的摩損程度。同時(shí)在脫硫中噴入大量石灰石，大幅增加了煙氣當(dāng)中飛灰顆粒的濃度和硬度，從而縮短了循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行時(shí)間。

3.2 運(yùn)行參數(shù)影響因素

運(yùn)行參數(shù)循環(huán)流化床鍋爐磨損影響因素主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，煙氣的速度。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)煙氣流速的立方和受熱面磨損量成正比，具體關(guān)系為[3]：δ=ku3d2，其中δ表示受熱面的磨損速率，u為煙氣當(dāng)中固體顆粒的速度，d為顆粒的直徑，從中可以看出，煙氣流速對磨損量有非常重要的影響；第二，煙氣濃度。濃度越大，受熱面的磨損量也就越大，濃度主要表現(xiàn)為單位面積中飛灰顆粒的數(shù)量，因此，濃度越大，對管壁的撞擊力和沖擊力也就越強(qiáng)。

4 防止循環(huán)流化床鍋爐磨損的處置建議

4.1 做好煤質(zhì)控制工作

煤質(zhì)對磨損量有非常大影響，因此，燃料部門在采購煤礦過程中必須確保煤質(zhì)的質(zhì)量，嚴(yán)格控制煤料中矸石含量、顆粒直徑等，確保煤質(zhì)的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)都能充分滿足循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的具體要求。同時(shí)在具體應(yīng)用時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況，及時(shí)調(diào)整碎煤機(jī)錘頭間隙，如果條件允許，要盡量采用多級破碎系統(tǒng)，確保煤料的均勻性，剔除大顆粒煤料，才能從根本上降低受熱面的磨損量[4]。

4.2 設(shè)置保護(hù)面

在循環(huán)流化床鍋爐容易磨損的部位，比如：密相區(qū)的埋管、蒸發(fā)管、過熱器管屏、空氣預(yù)熱器進(jìn)出口等。通過在這些容易磨損的位置加裝防磨蓋板，能很大程度上降低磨損量。防磨損材料要根據(jù)防磨位置和煙氣溫度的具體情況進(jìn)行科學(xué)合理的選擇。最常用防磨材料主要有兩種，一種是1Cr18Ni9Ti，另一種是20G鋼，防磨覆蓋面的厚度不得小于2mm。在需要防磨的表面，通過堆焊的方式，在金屬材料的表面添加熔焊金屬，從而提高母材抗磨損性，此種處置方式主要應(yīng)用在循環(huán)流化床鍋爐的過熱器、風(fēng)帽等部位。

4.3 確保循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的合理性

在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中，要盡量避免超負(fù)荷運(yùn)行、超溫度運(yùn)行、超氣壓運(yùn)行。每個(gè)設(shè)備都具有一定的結(jié)構(gòu)特性，如果運(yùn)行環(huán)境超出了其能承受的范圍，就一定會(huì)降低設(shè)備的性能和使用壽命。因此，在具體運(yùn)行過程中，把流化床的溫度控制在規(guī)定允許范圍當(dāng)中，避免超溫和結(jié)焦等問題發(fā)生，降低磨損速率。同時(shí)在確保循環(huán)流化床鍋爐正常運(yùn)行的前提下，盡量降低一次和二次風(fēng)量，以期最大限度上減少爐膛的負(fù)壓，如果爐膛的嚴(yán)密性比較好，可以微正壓運(yùn)行，以達(dá)到降低煙氣流速，減少循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損速率的目的，在冷態(tài)啟爐布風(fēng)實(shí)驗(yàn)及低負(fù)荷時(shí)，要盡量降低一次風(fēng)的風(fēng)量，只要確保循環(huán)流化床鍋爐能正常運(yùn)行即可[5]。

5 結(jié)束語

綜上所述，循環(huán)流化床鍋爐的特殊燃燒方式，決定了受熱面磨損是一種客觀存在的現(xiàn)象，不可能從根本上完全杜絕磨損現(xiàn)象的發(fā)生。這一點(diǎn)也是長期以來限制循環(huán)流化床鍋爐向大容量、大功率發(fā)展的主要因素。但是通過對循環(huán)流化床鍋爐特性和磨損機(jī)理以及影響磨損因素進(jìn)行深入分析，可以通過相應(yīng)的抑制措施來緩解磨損效率，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和提高使用壽命的目的，從而為為企業(yè)為社會(huì)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。

[1] 劉思權(quán).循環(huán)流化床鍋爐防磨技術(shù)探討[J].新疆有色金屬，2015，（4）：99-100.

[2] 李敬珂.影響循環(huán)流化床鍋爐燃燒熱效率的因素和提高途徑[J].化肥工業(yè)，2015，（3）：26-28.

[3] 田啟運(yùn)，周星龍，陳寧武，等.330MW循環(huán)流化床鍋爐水冷壁磨損分析[J].神華科技，2016（2）：56-59.

[4] 楊明杰.循環(huán)流化床鍋爐澆注料問題探討[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2016，（13）：187-188.

[5] 易新建.循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損機(jī)理分析與故障樹診斷[J].化工管理，2014，（21）：153-154.

Influencing Factors of Circulating Fluidized Bed Boiler Wear and Analysis of Disposal Suggestions

Lu Chuan-hui

Based on the analysis of the characteristics and disposal mechanism of the circulating fluidized bed boiler，the main factors influencing the wear of the circulating fluidized bed boiler are put forward，and the suggestions are put forward.Finally，through the in-depth analysis of scientific and rational disposal of the proposed reduction is the circulating fluidized bed boiler wear to improve the useful life of the conclusion，hope to have some help to the relevant units.

circulating fluidized bed boiler；wear；influencing factor；disposal advice

TK229.66

B

1003–6490（2017）10–0086–02