浅谈循环流化床锅炉水冷壁磨损及治理

丛斌+张中奇

关键词：流化床、水冷壁 、磨损、治理

前言

循环流化床锅炉这个新产品，自上个世纪80年代后期投放市场运行以来，就以其独特的燃烧效率高、煤种适应性能广、运行调整简单、维护检修方便、负荷调整范围宽，以及环保效益好、掺烧石灰石后炉内脱硫效率高、灰、渣活性好、综合利用途径广、低温燃烧炉内具有一定的自脱硫功能等优点被人们所信赖。

一、循环流化床锅炉运行中的磨损机理

循环流化床锅炉的燃烧采用的是低温循环燃烧，它的燃烧效率之高主要是靠多次的大循环和炉内成千上万个小循环来实现的。我们可以将炉膛沿高度切成若干个截面，由于高度的不一样，在各个截面上的载热体浓度和载热体物料的直径也不一样。可以得出一个结论：物料的浓度和物料粒子直径是与炉膛的高度呈反比例变化的。在布风板上的风帽出口处风速很高，可达35～45m/s，甚至更高。运行中的物料和刚入炉的0～13mm及有一定级配比的原煤立即被流化，并在炉膛中心向上运动。经分析可知，凡是向上运动的物料粒子，不论其直径大小，都最少同时受着三个方向的作用力：即粒子本身的重力，烟风流动对粒子向上的推动力和粒子与粒子之间在运动时的磨擦力。当粒子本身的重力和粒子之间的磨擦力之和，大于烟风流动对粒子向上的推动力时，该粒子就会向下降或向烟风推动力较小的四周飘移。从中心向四周飘移的粒子在本身重力的作用下，沿着水冷壁管外表面向下滑动，在向下滑动的过程中磨损也就开始了。经研究和实践证明，物料对管子的磨损量的大小是与物料的浓度、炉膛内压力、物料的粒子直径、物料运动速度的三次方等因素成正比，而与燃用煤种的可磨性系数成反比。请见下面的关系式：

A=

A—磨损量、V—物料的运动速度、P—炉内的压力、φ—物料的直径、、Q — 物料浓度、C——物料的硬度、K—煤种的可磨性系数。

我们知道沿炉膛高度的任一个截面，其粒子直径和单位容积内物料质量均不相等。若取任一截面为例进行分析，当物料粒子的重力和磨擦力之和大于或等于烟风向上的推力時，粒子就会下降或停止向上运动，并向四周飘移后沿水冷壁管外壁和鳍片下滑。所以说沿高度向下滑动的物料越往下越多，在重力加速度的作用下，越往下滑动的速度越快，越往下物料直径越大，越往下炉内压力越高，所以越靠近密相区磨损就越严重，这是一个不争的事实。

循环流化床锅炉的炉膛内气、固两种物质的运动是错综复杂的，是由两个大循环和炉内成千上万个小循环来构成的。对水冷壁系统中产生的磨损，就是运动的物料粒子对管子表面滑动冲刷磨损或撞击磨损所造成的。关于产生磨损的轻重，可用一句话来概括：就是气、固两种物质的运动方向与水冷壁管中心线互相平行时，这时产生的磨损量最小且均匀，我们称这种磨损叫均匀磨损，而均匀磨损对炉子的安全运行影响不大，每年约几丝或十几丝；一旦气、固两种物质的运动方向与水冷壁管中心线产生了不平行，这时就形成了一个的夹角，哪怕这个夹角非常小，这时的磨损就比较严重，夹角越大、磨损越重，从0.1度开始，到90度最大，我们称这种磨损叫局部磨损。局部磨损速度之快、危害之大是目前任何一种炉型都无法比拟的。我们用局部磨损严重是循环流化床锅炉的运行“专利”来形容一点也不过分。所以说循环流化床锅炉只要运行就会有磨损，这是一个不争的事实。

二、 磨损的治理

经过对锅炉运行及磨损机理的肤浅分析，我们知道在水冷壁系统，气、固两种物质运动方向一旦和管子中心线形成了夹角，磨损就十分严重，所以说炉膛受热面上的任何部位绝对不能有影响物料循环的杂物，一些不太主要的测温、测压元件应尽量减少，能取消的尽量取消，能改变位置的一定要改变位置，确保水冷壁受热面平整、光滑。关于均匀磨损是循环流化床锅炉固有的特性，是无法抗拒的事实，怎么样治理好局部磨损是确保该炉型安全经济运行的关键所在，也是防磨工作的核心任务和头等大事。

现在有些锅炉生产厂家在制造中对该部位采取了喷涂处理，应该讲在磨损严重处进行喷涂处理是目前防止磨损最好的一个办法，也是治理该处磨损的最佳途径，所以美国福斯特惠乐公司水冷壁管采用复合材料。但目前就从技术、材料方面讲喷涂存在着一些弊端，如采取喷涂，一不影响受热面积，二不影响带负荷，但是经过运行一段时间后，喷涂的地方和未进行喷涂的地方结合处产生了磨损怎么办？喷涂的质量不好脱落了怎么办？只好再去喷涂。可目前对喷涂技术、施喷人员的素质、以及喷涂材料质量等都不算太过关，喷涂办法虽好，但现场很难收到理想的效果，所以理论和实践是有一定差距的。如在喷涂后的磨损处再采取堆焊，由于该处的材质不同又无法进行，所以不易采用本办法。处理该处的磨损，比较简单的办法就是用同材质的焊条经烘干后，由合格的高压焊工在有磨损处进行堆焊补平，每次停炉都进行检查如有磨损就进行处理，既节省时间，又节省费用，堆焊后的焊道高于母材也不要紧，运行一段时间后就会自然磨的很平，而决不会产生在磨焊道的同时磨损水冷壁管。如在喷涂后的地方堆焊有难度时，可采用一种防磨异形护瓦将局部磨损点移开，在易堆焊处挂上这种瓦。这是没有办法的办法，是被迫采取的缓和之计，是违背磨损机理的临时防磨措施。

结束语

本人经过以上对循环流化床锅炉磨损机理及防治办法上进行了一点肤浅的分析，能对该炉型搞好运行、掌握其特性、更好地治理磨损、起到一点抛砖引玉的作用。

循环流化床锅炉在许多单位最长运行周期已达3000小时以上，我自己认为该炉型再经过一段时间防磨治理，将我们几个想法全部付注实施后其连续运行时间还将延长，达到或超过3500小时没问题。我认为只要我们共同努力，在目前防磨治理的基础上，思想再开阔一些，对磨损原因和机理的探索再认真一些，防范措施、治理力度再加强一些、磨损这一顽症一定能治理好，循环流化床锅炉这个新产品一定能在全国的发电和供热等各项事业中发挥出更大作用，一定能以它的独特优点逐渐取代目前市场上正在运行的其他任何炉型。循环流化床锅炉这个新产品一定能在发电、供热事业中发挥出他的巨大经济效益、社会效益和环保效益。endprint