循环流化床锅炉水冷壁管的磨损分析及处理措施研究
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针对以上磨损部位，我们采用了有针对性的防磨措施。 5 防磨措施
根据循环流化床锅炉的炉内物料循环方式以及循环特 性，炉膛中心的物料上升速度较快，接触四周膜式水冷壁的 物料流速较慢，且沿着壁面向下流动，形成“贴壁流”，也 就是上升中心流与下降环，为了充分减少磨损，我厂针对炉 内不同区域，经过多次改造，陆续采用不同的防磨方式。目前， 拥有多阶式防磨梁、防磨格栅、水冷壁喷涂、水冷壁熔敷等 多种防磨措施。
因此，除了以上所做的防磨措施外，我们又从运行调整 上进一步控制磨损。
（1）通过提高旋风分离器分离效率、增加返料量来控 制床温，从而降低一次风量。
（2）控制炉膛负压，降低烟气流速。 （3）控制入炉煤及床料颗粒度，降低磨损。 （4）提高布风板阻力，使床料流化更均匀。 7 防磨效果检测 根据生产以及设备运行状况，我厂每年每台锅炉计划检 修两次，每次停炉时，都会组织防磨防爆小组成员进入炉膛 进行水冷壁、屏测厚检查，近 4 年来，锅炉运行周期、爆管 次数、停炉换管根数统计如图 2 所示。
2019,000(049):147. [2] 张琼琼 , 曹国巍 . 对建筑机械制造企业成本控制的几点思考 [J].
建筑机械化 ,2019,40(02):65-66. [3] 孙江华 , 齐发 , 王少芳 . 关于机械制造企业成本控制与方法管理
研究探析 [J]. 商品与质量 ,2017, 000(034):98. [4] 何雁彬 . 对机械制造公司成本管理存在问题的分析、实践与思
对于每道工序质量而言，企业应进行有效控制，坚决 不允许有质量问题存在的产品流转到下一道工序。同时， 积极构建全方位、多层次的检验程序，及时发现缺陷产品， 并迅速返修，并第一时间对出现缺陷的原因进行分析，有 效处理，把返修产生的费用减少，降低生产成本。与此同 时，企业还应在设备的管理与维护方面进一步加强，企业 设备正常运行是扩大再生产的关键，所以应注重管理与维 护保养设备，落实责任，强化操作人员责任意识，加大安 全管理力度，以免安全事故的发生。除此之外，企业还应 对质量成本引起重视，质量是企业生产与发展的法宝之一， 所以若要降低成本，促使市场竞争力的增强，就一定要提
图2
从图 2 可以看出，做完防磨措施后，效果还是很明显的， 2019 年的平均运行周期比 2016 年提高了 40 天，另外，全年 爆管次数以及换管量也都有所降低。
参考文献： [1] 李建军 .350MW 超临界循环流化床锅炉水冷壁磨损分析及策略
[J]. 冶金与材料 ,2020,40(02):31-33. [2] 王佳 . 循环流化床锅炉水冷壁磨损与防磨研究 [D]. 山东理工大
中国设备工程 2021.06 （下） 49
先进的生产管理信息系统形成。（2）企业需把自动化水平 提高，借助自动化程度高的设备，如数控设备以及柔性制造 单元等，使用高素质、多技能的员工，将功效提高、成本降低。 （3）机械制造企业在日常生产中，应不断分析产品和零部 件的工艺，加强各部件的协调一致，让产品的整体寿命得到 保证。同时对生产工艺予以优化，把生产流程缩短，强化产 品通用性，有效控制制造成本。 2.4 降低工序成本，提高经济效益
48
中国设备工程 2021.06 பைடு நூலகம் 下 )
高产品质量。 3 结语
总之，面对严峻的市场形势，企业应广泛总结与分析成 本控制管理经验，掌握最新的管理理念与方法，再结合企业 实际经营现状，科学、合理且规范地展开成本管控，全方位 监督企业投资成本，提高资金利用率，进而获取最大化经济 效益。
参考文献： [1] 钟 亚 平 . 关 于 机 械 制 造 企 业 成 本 管 理 的 思 考 [J]. 商 情，
出口两侧墙管壁切向的冲刷磨损。（2）炉膛中、下部四角 区域管壁的冲刷磨损。（3）炉膛下部密相区浇注料与水冷 壁管过渡区的冲刷、撞击磨损。（4）水冷壁管对接焊缝处 的冲刷磨损。（5）不规则区域（如穿墙管、热电偶、看火孔、 浇注料凸台、炉膛开孔处弯管以及屏、壁变形处等）的管壁 冲刷、撞击磨损。（6）密相区浇注料处易磨损的区域（如 落煤口、返料口、二次风口）。
稀相区。 炉膛壁面的磨损主要与回料过程有关，当炉膛壁面平滑
垂直时，其磨损程度相对较轻，一般只发生低应力滑动擦伤 磨损。而危害最大的是较严重的局部磨损，主要是由床料回 流造成的磨损，这往往也是造成炉膛爆管非计划停车的主要 原因。
针对循环流化床锅炉的运行特性，研究表明，锅炉受热 面的磨损存在着以下关系：
关键词：循环流化床锅炉；磨损；措施；防磨 中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）06（下）-0048-02
1 主要参数及整体布置 中 铝 矿 业 有 限 公 司 热 电 厂 有 2 台 410t/h 高 温 高 压 循
环流化床燃煤锅炉。过热蒸汽压力 9.81MPa，主蒸汽温度 540℃，单汽包自然循环、全钢架支吊结构。由燃烧室、高 温绝热分离器、自平衡分路回料阀和尾部对流烟道组成。 2 磨损的主要危害
考 [J]. 金川科技 ,2011(4):17-21. [5] 刘 伟 . 浅 析 机 械 制 造 企 业 的 精 细 化 成 本 控 制 [J]. 经 营 者，
2017,031(008):107.
中国设备工程
China Plant Engineering
后的堆焊处。另外，还有炉膛开孔处的不规则弯管等。 炉膛水冷壁磨损主要集中在以下六个区域：（1）炉膛
学 ,2020. [3] 韩春峰 . 循环流化床锅炉炉膛水冷壁磨损与防磨关键技术 [J]. 化
工设计通讯 ,2019,45(09):68+87.
图1
6 运行调整对受热面磨损的影响 在锅炉运行中，入炉煤颗粒度要严格按照规定进行配比，
当粗颗粒较多时，炉内循环物料较少，较粗的床料颗粒将悬 浮在燃烧室下部，这样就造成炉膛密相区燃烧份额过大，床 温就难以控制，严重者还有可能造成炉膛结焦，运行中为了 避免结焦，运行人员就会减少给煤量、增加一次流化风量，
（3）由于前墙 1 ～ 4 道梁之间“八字胡”现象比较严重， 2018 年 8 月，打掉前墙四道梁，采用格栅防磨措施，共设置 8 排横向格栅、14 列竖向格栅，“八字胡”现象得到明显改善。
（4）对于顶棚磨损，以及水冷屏磨损较严重的东第一根、 西第一根，我们采用水冷壁喷涂方式防磨。
（5）在每次停炉时，我们都会对水冷壁、屏进行测厚， 对于低于 3.5mm 的管子进行换管处理，对于高于 3.5mm 低于 4.0mm 的管子以及偏磨比较严重的部位进行喷涂。整个炉膛 的防磨方式以及分布如图 1 所示。
由于循环流化床锅炉内部固体物料的浓度、粒径均比煤 粉炉要大得多，对炉内受热面磨损严重，轻者会导致局部受 热不均匀，使热应力发生变化，严重者还可能造成爆管（受 热面泄露），最终导致锅炉非计划停车，严重影响锅炉的安 全稳定运行和全厂的经济效益。 3 磨损机理及主要存在问题
在循环流化床锅炉运行过程中，在一次流化风量的作用 下，炉膛内部的中心区域，一次流化风速很高，物料颗粒团 随着气流向上运动，而在炉膛水冷壁面附近，流化风速相对 炉膛中心区域偏低，物料颗粒也就向流化风速较低的炉膛水 冷壁面方向滑移聚集，并沿着炉膛水冷壁面向下流动，就形 成了所谓的“贴壁流”，这就是循环流化床锅炉典型的“环 - 核” 空气动力学结构。炉膛内部气固两相流之间的滑移速度是非 常大的，因此，炉膛下部密相区的磨损速率要远远高于上部
Research and Exploration 研究与探索·生产管理与维护
循环流化床锅炉水冷壁管的 磨损分析及处理措施研究
马飞 （中铝矿业有限公司热电厂，河南 郑州 450041）
摘要：我厂循环流化床锅炉运行近 10 年，受热面磨损严重、运行周期短、爆管事件时有发生，严重影响锅炉的安全 稳定运行和全厂的经济效益。针对此现象，近两年来，我厂有针对性地采用多种防磨措施，取得了较好的效果。
我厂根据炉膛内部不同部位的磨损程度，并结合不同防 磨措施的不同优势，有针对性地采用不同的防磨措施。
（1） 在 炉 膛 密 相 区 往 上， 分 别 间 隔 500mm、600mm、 1150mm、900mm，以及炉膛出口往下 1000mm 的位置设置了五 道防磨梁，以降低贴壁流的流速，来降低磨损。
（2）在四道梁往上磨损比较严重的部位分两次进行了 水冷壁熔敷防磨，一共熔了 9000mm。
这样一来，就会造成锅炉不容易带负荷，达不到设计蒸发量。 随着一次流化风量的增加，会造成烟气量增加，从而引风机 负荷增加，排烟温度、飞灰浓度也会随之增加。另外，由于 锅炉运行总风量的增大，对流受热面的烟气流速也会随之上 升，烟气携带大颗粒床料将会急剧增加受热面的磨损，形成 恶性循环。
当入炉煤细颗粒较多时，床层不容易建立，这样一来， 密相区床温就不容易维持，即便是密相区的燃烧温度维持住 了，较细的床料颗粒也将会被扬析，这样尾部烟道受热面的 磨损也就加大了，并且烟道出口粉尘排放量也会超标。
M=ca3 u2 dt 式中，M 为锅炉受热面管壁表面的磨损量（g/m2）；C 为比例常数，代表灰颗粒的磨损特性与燃煤煤种有关；a 为 炉内飞灰颗粒的流速（m/s）；u 为炉内飞灰与受热面的撞击 率；d 为烟气中的飞灰质量浓度（g/m3）；t 为时间（h）。 从上式中可以看出，锅炉受热面的磨损程度与炉内飞灰 颗粒的流速的三次方成正比，与炉内飞灰与受热面的撞击率 的平方成正比，与烟气中的飞灰质量浓度成正比。 4 主要磨损部位 我厂锅炉水冷壁磨损最严重的部位是炉膛下部水冷壁与 耐火浇注料交界处、一些不规则管壁以及炉膛四角区域，这 些不规则管壁包括炉膛穿墙管、管壁上的焊缝以及管壁减薄
根据循环流化床锅炉的炉内物料循环方式以及循环特 性，炉膛中心的物料上升速度较快，接触四周膜式水冷壁的 物料流速较慢，且沿着壁面向下流动，形成“贴壁流”，也 就是上升中心流与下降环，为了充分减少磨损，我厂针对炉 内不同区域，经过多次改造，陆续采用不同的防磨方式。目前， 拥有多阶式防磨梁、防磨格栅、水冷壁喷涂、水冷壁熔敷等 多种防磨措施。
因此，除了以上所做的防磨措施外，我们又从运行调整 上进一步控制磨损。
（1）通过提高旋风分离器分离效率、增加返料量来控 制床温，从而降低一次风量。
（2）控制炉膛负压，降低烟气流速。 （3）控制入炉煤及床料颗粒度，降低磨损。 （4）提高布风板阻力，使床料流化更均匀。 7 防磨效果检测 根据生产以及设备运行状况，我厂每年每台锅炉计划检 修两次，每次停炉时，都会组织防磨防爆小组成员进入炉膛 进行水冷壁、屏测厚检查，近 4 年来，锅炉运行周期、爆管 次数、停炉换管根数统计如图 2 所示。
2019,000(049):147. [2] 张琼琼 , 曹国巍 . 对建筑机械制造企业成本控制的几点思考 [J].
建筑机械化 ,2019,40(02):65-66. [3] 孙江华 , 齐发 , 王少芳 . 关于机械制造企业成本控制与方法管理
研究探析 [J]. 商品与质量 ,2017, 000(034):98. [4] 何雁彬 . 对机械制造公司成本管理存在问题的分析、实践与思
对于每道工序质量而言，企业应进行有效控制，坚决 不允许有质量问题存在的产品流转到下一道工序。同时， 积极构建全方位、多层次的检验程序，及时发现缺陷产品， 并迅速返修，并第一时间对出现缺陷的原因进行分析，有 效处理，把返修产生的费用减少，降低生产成本。与此同 时，企业还应在设备的管理与维护方面进一步加强，企业 设备正常运行是扩大再生产的关键，所以应注重管理与维 护保养设备，落实责任，强化操作人员责任意识，加大安 全管理力度，以免安全事故的发生。除此之外，企业还应 对质量成本引起重视，质量是企业生产与发展的法宝之一， 所以若要降低成本，促使市场竞争力的增强，就一定要提
图2
从图 2 可以看出，做完防磨措施后，效果还是很明显的， 2019 年的平均运行周期比 2016 年提高了 40 天，另外，全年 爆管次数以及换管量也都有所降低。
参考文献： [1] 李建军 .350MW 超临界循环流化床锅炉水冷壁磨损分析及策略
[J]. 冶金与材料 ,2020,40(02):31-33. [2] 王佳 . 循环流化床锅炉水冷壁磨损与防磨研究 [D]. 山东理工大
中国设备工程 2021.06 （下） 49
先进的生产管理信息系统形成。（2）企业需把自动化水平 提高，借助自动化程度高的设备，如数控设备以及柔性制造 单元等，使用高素质、多技能的员工，将功效提高、成本降低。 （3）机械制造企业在日常生产中，应不断分析产品和零部 件的工艺，加强各部件的协调一致，让产品的整体寿命得到 保证。同时对生产工艺予以优化，把生产流程缩短，强化产 品通用性，有效控制制造成本。 2.4 降低工序成本，提高经济效益
48
中国设备工程 2021.06 பைடு நூலகம் 下 )
高产品质量。 3 结语
总之，面对严峻的市场形势，企业应广泛总结与分析成 本控制管理经验，掌握最新的管理理念与方法，再结合企业 实际经营现状，科学、合理且规范地展开成本管控，全方位 监督企业投资成本，提高资金利用率，进而获取最大化经济 效益。
参考文献： [1] 钟 亚 平 . 关 于 机 械 制 造 企 业 成 本 管 理 的 思 考 [J]. 商 情，
出口两侧墙管壁切向的冲刷磨损。（2）炉膛中、下部四角 区域管壁的冲刷磨损。（3）炉膛下部密相区浇注料与水冷 壁管过渡区的冲刷、撞击磨损。（4）水冷壁管对接焊缝处 的冲刷磨损。（5）不规则区域（如穿墙管、热电偶、看火孔、 浇注料凸台、炉膛开孔处弯管以及屏、壁变形处等）的管壁 冲刷、撞击磨损。（6）密相区浇注料处易磨损的区域（如 落煤口、返料口、二次风口）。
稀相区。 炉膛壁面的磨损主要与回料过程有关，当炉膛壁面平滑
垂直时，其磨损程度相对较轻，一般只发生低应力滑动擦伤 磨损。而危害最大的是较严重的局部磨损，主要是由床料回 流造成的磨损，这往往也是造成炉膛爆管非计划停车的主要 原因。
针对循环流化床锅炉的运行特性，研究表明，锅炉受热 面的磨损存在着以下关系：
关键词：循环流化床锅炉；磨损；措施；防磨 中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）06（下）-0048-02
1 主要参数及整体布置 中 铝 矿 业 有 限 公 司 热 电 厂 有 2 台 410t/h 高 温 高 压 循
环流化床燃煤锅炉。过热蒸汽压力 9.81MPa，主蒸汽温度 540℃，单汽包自然循环、全钢架支吊结构。由燃烧室、高 温绝热分离器、自平衡分路回料阀和尾部对流烟道组成。 2 磨损的主要危害
考 [J]. 金川科技 ,2011(4):17-21. [5] 刘 伟 . 浅 析 机 械 制 造 企 业 的 精 细 化 成 本 控 制 [J]. 经 营 者，
2017,031(008):107.
中国设备工程
China Plant Engineering
后的堆焊处。另外，还有炉膛开孔处的不规则弯管等。 炉膛水冷壁磨损主要集中在以下六个区域：（1）炉膛
学 ,2020. [3] 韩春峰 . 循环流化床锅炉炉膛水冷壁磨损与防磨关键技术 [J]. 化
工设计通讯 ,2019,45(09):68+87.
图1
6 运行调整对受热面磨损的影响 在锅炉运行中，入炉煤颗粒度要严格按照规定进行配比，
当粗颗粒较多时，炉内循环物料较少，较粗的床料颗粒将悬 浮在燃烧室下部，这样就造成炉膛密相区燃烧份额过大，床 温就难以控制，严重者还有可能造成炉膛结焦，运行中为了 避免结焦，运行人员就会减少给煤量、增加一次流化风量，
（3）由于前墙 1 ～ 4 道梁之间“八字胡”现象比较严重， 2018 年 8 月，打掉前墙四道梁，采用格栅防磨措施，共设置 8 排横向格栅、14 列竖向格栅，“八字胡”现象得到明显改善。
（4）对于顶棚磨损，以及水冷屏磨损较严重的东第一根、 西第一根，我们采用水冷壁喷涂方式防磨。
（5）在每次停炉时，我们都会对水冷壁、屏进行测厚， 对于低于 3.5mm 的管子进行换管处理，对于高于 3.5mm 低于 4.0mm 的管子以及偏磨比较严重的部位进行喷涂。整个炉膛 的防磨方式以及分布如图 1 所示。
由于循环流化床锅炉内部固体物料的浓度、粒径均比煤 粉炉要大得多，对炉内受热面磨损严重，轻者会导致局部受 热不均匀，使热应力发生变化，严重者还可能造成爆管（受 热面泄露），最终导致锅炉非计划停车，严重影响锅炉的安 全稳定运行和全厂的经济效益。 3 磨损机理及主要存在问题
在循环流化床锅炉运行过程中，在一次流化风量的作用 下，炉膛内部的中心区域，一次流化风速很高，物料颗粒团 随着气流向上运动，而在炉膛水冷壁面附近，流化风速相对 炉膛中心区域偏低，物料颗粒也就向流化风速较低的炉膛水 冷壁面方向滑移聚集，并沿着炉膛水冷壁面向下流动，就形 成了所谓的“贴壁流”，这就是循环流化床锅炉典型的“环 - 核” 空气动力学结构。炉膛内部气固两相流之间的滑移速度是非 常大的，因此，炉膛下部密相区的磨损速率要远远高于上部
Research and Exploration 研究与探索·生产管理与维护
循环流化床锅炉水冷壁管的 磨损分析及处理措施研究
马飞 （中铝矿业有限公司热电厂，河南 郑州 450041）
摘要：我厂循环流化床锅炉运行近 10 年，受热面磨损严重、运行周期短、爆管事件时有发生，严重影响锅炉的安全 稳定运行和全厂的经济效益。针对此现象，近两年来，我厂有针对性地采用多种防磨措施，取得了较好的效果。
我厂根据炉膛内部不同部位的磨损程度，并结合不同防 磨措施的不同优势，有针对性地采用不同的防磨措施。
（1） 在 炉 膛 密 相 区 往 上， 分 别 间 隔 500mm、600mm、 1150mm、900mm，以及炉膛出口往下 1000mm 的位置设置了五 道防磨梁，以降低贴壁流的流速，来降低磨损。
（2）在四道梁往上磨损比较严重的部位分两次进行了 水冷壁熔敷防磨，一共熔了 9000mm。
这样一来，就会造成锅炉不容易带负荷，达不到设计蒸发量。 随着一次流化风量的增加，会造成烟气量增加，从而引风机 负荷增加，排烟温度、飞灰浓度也会随之增加。另外，由于 锅炉运行总风量的增大，对流受热面的烟气流速也会随之上 升，烟气携带大颗粒床料将会急剧增加受热面的磨损，形成 恶性循环。
当入炉煤细颗粒较多时，床层不容易建立，这样一来， 密相区床温就不容易维持，即便是密相区的燃烧温度维持住 了，较细的床料颗粒也将会被扬析，这样尾部烟道受热面的 磨损也就加大了，并且烟道出口粉尘排放量也会超标。
M=ca3 u2 dt 式中，M 为锅炉受热面管壁表面的磨损量（g/m2）；C 为比例常数，代表灰颗粒的磨损特性与燃煤煤种有关；a 为 炉内飞灰颗粒的流速（m/s）；u 为炉内飞灰与受热面的撞击 率；d 为烟气中的飞灰质量浓度（g/m3）；t 为时间（h）。 从上式中可以看出，锅炉受热面的磨损程度与炉内飞灰 颗粒的流速的三次方成正比，与炉内飞灰与受热面的撞击率 的平方成正比，与烟气中的飞灰质量浓度成正比。 4 主要磨损部位 我厂锅炉水冷壁磨损最严重的部位是炉膛下部水冷壁与 耐火浇注料交界处、一些不规则管壁以及炉膛四角区域，这 些不规则管壁包括炉膛穿墙管、管壁上的焊缝以及管壁减薄