循環(huán)流化床鍋爐承壓部件磨損原因及應(yīng)對(duì)措施

劉新泉

（山東華聚能源公司東灘礦電廠，山東 鄒城 273512）

循環(huán)流化床鍋爐優(yōu)點(diǎn)在于燃料適應(yīng)性廣、環(huán)保性能好、調(diào)峰能力強(qiáng)，不但可以燃燒精煤等優(yōu)質(zhì)煤種，還可燃燒煤矸石等低熱量低質(zhì)燃料。由于其循環(huán)機(jī)理，循環(huán)流化床鍋爐燃燒劣質(zhì)燃料對(duì)鍋爐承壓部件損壞最嚴(yán)重。以下將根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)循環(huán)流化床鍋爐承壓元件磨損原因及處理措施進(jìn)行探討。

1 運(yùn)行中的磨損機(jī)理

1.1 物料運(yùn)動(dòng)速度的影響

循環(huán)流化床鍋爐燃燒循環(huán)采用低溫燃燒模式，燃燒效率高，主要由多個(gè)循環(huán)和爐膛數(shù)千個(gè)小循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。爐子可沿高度方向切成若干截面，由于高度不同，在所有加熱介質(zhì)的橫截面濃度和加熱介質(zhì)材料直徑不一致的情況下，可以得出結(jié)論：材料濃度和材料顆粒直徑和爐膛高度相反。雖然風(fēng)罩出風(fēng)口風(fēng)速高，但在滿載甚至更高時(shí)，風(fēng)速可達(dá)35～45m/s。剛進(jìn)入爐膛的工作物料0～13mm，一定程度的原煤立即流化，并在爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)。

經(jīng)過分析，我們可以看到物質(zhì)粒子的任何向上運(yùn)動(dòng)，無(wú)論其直徑和力量，必須首先在三個(gè)方向研究：粒子本身的重力和粒子上的煙霧向上運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力和粒子和粒子在摩擦的過程中。當(dāng)顆粒本身的重力和顆粒的摩擦之和大于煙氣流的向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，顆粒將會(huì)下落或漂向較小的外圍。從中心向周邊漂移的粒子在自重作用下沿著水冷管的外表面滑動(dòng)，并且在滑動(dòng)過程中材料被磨損。理論研究和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試表明，管材的磨損量主要取決于材料的濃度、材料的硬度、材料的粒度、爐內(nèi)壓力、材料的運(yùn)動(dòng)等因素，但與煤的可磨性系數(shù)呈負(fù)相關(guān)。

1.2 燃煤的影響力

爐膛任何部分的高度、材料尺寸和材料濃度單位體積是不相等的。以任意截面為例，當(dāng)物料顆粒的重力和摩擦力的總和大于或等于煙氣的向上推力時(shí)，顆粒會(huì)下降或停止向上運(yùn)動(dòng)。因此，爐沿高度的材料越來(lái)越少。濃度越高，重力加速度越大，滑動(dòng)速度越低。材料直徑越小，爐壓越低。

根據(jù)目前鍋爐廠高溫，高壓或亞高溫循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)制造，采用高壓分離外環(huán)高溫分離循環(huán)設(shè)計(jì)。新爐內(nèi)煤量為5%～8%，可能有更多的煤矸石進(jìn)入低位熱值，規(guī)模較大，那么煤炭尾料多，無(wú)論如何，超過90%的尾數(shù)原材料是回收材料，原煤灰分已經(jīng)枯竭。在整個(gè)爐子的燃燒過程中，它進(jìn)入燃煤釋放自身的熱量。首先，建立燃燒區(qū)溫度場(chǎng)的密度，然后，將其轉(zhuǎn)移到爐內(nèi)的循環(huán)材料中。最后，循環(huán)物質(zhì)將熱量傳遞給水冷壁，受熱表面與物質(zhì)空間溫度一致。較大的燃料顆粒在致密區(qū)爆炸燃燒，產(chǎn)生許多小顆粒。原煤中的較小顆粒在循環(huán)中燃燒，使得原始顆粒變小或完全變細(xì)。經(jīng)過幾次循環(huán)后，在大氣中，物料中的較大顆粒繼續(xù)參與流化循環(huán)。

因此，使用一些高熱值煤，形成較好的煤灰，尺寸更均勻，分級(jí)比較合適，煤的可磨性系數(shù)較大，廢石成分較少，循環(huán)流量，爐流量接近設(shè)計(jì)值。相反，灰燼通常較差，可磨性系數(shù)越小，脈石越多，顆粒越大，分?jǐn)?shù)比也不合適。

對(duì)應(yīng)于受熱面，經(jīng)常因磨損，嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致爆管泄漏。為了適當(dāng)調(diào)整燃煤運(yùn)行質(zhì)量，鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要。盡管循環(huán)流化床鍋爐具有燃燒劣質(zhì)煤的特點(diǎn)，但一些揮發(fā)性成分常常燃燒，煤灰較好，廢石量不大，粒度較適宜，可磨性系數(shù)較大，煙煤磨損可以放慢速度，事故率會(huì)下降很多。

2 循環(huán)流化床鍋爐受壓部位磨損的原因

在循環(huán)流化床鍋爐長(zhǎng)期使用中，鍋爐部件必然受到不同程度的磨損。經(jīng)過多次實(shí)踐，可以得出循環(huán)流化床鍋爐最脆弱的部位是尾水管、尾蓋、雙面水冷壁和水冷壁后的水冷壁。具體表現(xiàn)如下。

2.1 鍋爐管風(fēng)面磨損的原因

在循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行中，由于鍋爐煙氣過多流量，施工人員按照正常施工工藝沒有穿上防護(hù)罩，煙氣入口是第一排掛管道。迎風(fēng)面容易成長(zhǎng)方形，甚至出現(xiàn)單管爆裂現(xiàn)象。因此，在實(shí)際操作中，工作人員應(yīng)檢查耐磨板等鍋爐部件，確保耐磨板每次關(guān)閉時(shí)不脫落。

2.2 底部耐磨板的磨損原因

在工廠循環(huán)流化床鍋爐的制造、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和運(yùn)行過程中，耐磨板的磨損，使耐磨板在凹槽內(nèi)進(jìn)入上部凹槽，灰渣流下直徑60mm的沖擊底部的耐磨板加劇磨損。在實(shí)際工作生產(chǎn)中，工作人員為了防止底板的磨損，磨損板可以用不銹鋼板代替，耐磨材料沿磨損板的邊緣間隙預(yù)留3mm。在實(shí)際運(yùn)行中，耐磨板區(qū)域的水冷管壁存在明顯的磨損跡象。其原因可能是耐磨材料的上邊緣是由于下落的灰塵流動(dòng)的渦流。如何解決這種情況下的磨損，目前還沒有有效的方法。

2.3 上層鍋爐雙面防水墻的磨損原因

在循環(huán)流化床鍋爐的實(shí)際運(yùn)行中，上部雙壁水冷壁也會(huì)出現(xiàn)鍋爐磨損狀態(tài)。主要原因是雙壁水冷壁出現(xiàn)在后壁的右側(cè)和前壁的上側(cè)不同程度地脫落，導(dǎo)致平臺(tái)表面不平，燃料顆粒掉落，挖水墻和減縮管爆炸。高壓水射流穿過墻壁，而靠近水墻中心的混凝土墻和水泥墻右側(cè)的雙面墻被侵蝕，管道嚴(yán)重磨損。因此，必須從鍋爐頂部取下鑄造材料，更換水管壁，然后倒入。

3 循環(huán)流化床鍋爐受壓部位磨損的措施

循環(huán)流化床鍋爐與普通煤粉鍋爐相比，既有鍋爐的磨損現(xiàn)象，原因和程度也有很大的不同，鍋爐在日常使用和運(yùn)行周期中，要采取必要的措施減少磨損部位的壓力。

3.1 在循環(huán)流化鍋爐日常運(yùn)行中需要注意的問題

（1）適當(dāng)控制風(fēng)量。循環(huán)流化床鍋爐的工作原理是將流化的小顆粒流體，然后送到爐內(nèi)加熱，高溫物料懸浮燃燒，氣流的大小直接影響到循環(huán)流化床鍋爐的正常運(yùn)行。鍋爐空氣流量的實(shí)際運(yùn)行稍高于流化空氣流量的最小量即可。

（2）嚴(yán)格要求人員消除殘酷的啟動(dòng)，防止鍋爐運(yùn)行不正常。在循環(huán)流化鍋爐的實(shí)際運(yùn)行中，部分員工安全意識(shí)和鍋爐維護(hù)意識(shí)不夠。頻繁的壓力，強(qiáng)制冷卻等異常操作往往危及鍋爐的安全運(yùn)行。具體表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。一是鍋爐故障，由于急于維修，所以工作人員會(huì)迫使鍋爐通風(fēng)冷卻，因?yàn)殄仩t部件膨脹系數(shù)不一樣，溫度不一致，所以強(qiáng)制通風(fēng)；二是鍋爐啟動(dòng)時(shí)，由于快速點(diǎn)火的鍋爐工人過早地進(jìn)入燃油鍋爐，造成燃油爆燃和湍流燃燒。爐內(nèi)溫度急劇上升一段時(shí)間，形成強(qiáng)烈的熱沖擊波，鍋爐部件迅速膨脹，容易造成金屬焊縫被撕裂，鍋爐壁開裂。因此，循環(huán)流化床鍋爐快速加熱和加壓，鍋爐各部分膨脹不到位，導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行工況不穩(wěn)，需及時(shí)調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是目前我國(guó)潔凈煤技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)和主要形式。在實(shí)際運(yùn)行中減少不定期停電次數(shù)和鍋爐受熱面的抗磨，使循環(huán)流化床鍋爐正常、安全、穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。 因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，要遵循鍋爐使用壽命周期理論，采用科學(xué)合理的措施和手段對(duì)循環(huán)流化床鍋爐受壓部位的磨損進(jìn)行處理，確保循環(huán)流化床鍋爐的安全穩(wěn)定 。

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[2]姬新峰.循環(huán)流化床鍋爐承壓部件磨損原因分析及預(yù)防[J].機(jī)械與電子，2010，（32）.

[3]廖祥國(guó).循環(huán)流化床鍋爐承壓部件磨損原因及應(yīng)對(duì)措施[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012，（4）.