循环硫化床锅炉承压部件磨损原因及应对措施

循环硫化床锅炉承压部件磨损原因及应对措施
循环流化床锅炉在燃烧调节、风量比、总风量、控制、床压和静态床料高度的控制下，可以减少炉内水冷壁等受热面磨损，有利于长期安全稳定的经济运行，为同行提供参考。

标签：循环硫化床;锅炉磨损;原因;应对措施
前言
循环流化床锅炉具有燃料适应性广、负荷调节性好、投资和运行成本相对较低等优点，因此为能源技术发展的三大方向之一。

流化是由气流以一定速度混合、裹挟物料颗粒呈流体状态，若气流对物料颗粒的顶托力与重力达到平衡，物料颗粒呈悬浮态。

循环燃烧技术是当气流速度增加，悬浮于床层上方的固体颗粒被高速气流带出，在“气-固”分离装置中被捕集下来，然后由回料系统送回流化床内循环再燃烧。

固体燃料经多次循环，燃烧效率高，但固体颗粒在循环过程中对锅炉水冷壁管磨损也较严重
1 炉内水冷壁磨损的主要原因
1.1 炉膛下部卫燃带和水冷壁管过渡区域管壁的磨损原因
通过相关的试验研究，专家和学者证明在循环流化床炉膛水冷壁周围有高浓度的下行的物料流，位置越靠下料层厚度和密度就越大。

尽管下降的物料流能够冲刷水冷壁，但因为实际的运行方向和表面处于平行的状态，能够在一定程度上降低产生的磨损。

当贴壁下行的物料流被卫燃阻挡，转变实际的运行方向后，被炉内密相区上升的气流和物料托起而形成祸流。

1.2 不规则区域管壁的磨损原因
水冷壁的不规则区域主要是指炉壁的开口，炉出口附近和管壁上的焊缝。

图1显示穿过墙壁的磨损要大于水墙的磨损，这主要是由于不规则墙壁引起的局部流动力的大扰动。

一般情况下，壁孔下部的肘部磨损比上部更严重，主要是粘附材料向下流向肘部造成的冲击导致的。

经验表明，水墙内表面上的小凸起会导致凸起点和周围水冷壁管严重磨损，直到凸起点变平。

水冷壁和炉顶出口附近炉顶受热面的磨损主要是由于气固两相流离开炉子，大颗粒物料是分离和混凝土，甩向受热面导致的。

1.3 炉膛角落的管壁磨损原因
在炉膛四角区域的水冷壁上产生的磨损比较严重，主要是因为和平壁表面比较，在直角区域汇集的上升气流比较低，沿壁面向下流动的固体物料浓度高、速度大;除此之外，在角部区域。

颗粒碰撞金属表面产生冲击磨损的几率比较大
2 对于磨损产生影响的因素
2.1 实际的运行参数
床温的变化对于金属表面耐磨性产生的影响比较大，主要是因为不同的温度状态下，在金属表面形成的氧化膜厚度、硬度是不同的。

同时形成的氧化膜的硬度要高于金属的硬度，对于固体颗粒的流动方向进行了限制，导致烟气流速对磨损有重要影响。

2.2 热面布置
在循环流化床炉中因材料颗粒的冲刷度，不同位置会具有一定的差别。

因为炉子出口处的气流转动造成了材料颗粒的分离，一般情况下在水冷壁上产生的磨损会比较严重。

在带有旋风分离器的循环流化床锅炉中，水冷壁和炉壁出口附近的侧壁和管道顶部通常磨损要更严重，只有面向风的侧面磨损。

在炉膛的水冷空气分配板和密相区周围的水冷壁内表面，因为有耐火材料的保护，物料流对于水冷壁不会产生直接的影响。

炉壁上穿过水冷壁观察墙，防爆门等的管道要放置在炉外，因为炉子内部没有突出部分，如果放置在内部就会造成磨损。

2.3 物料特性
颗粒粒径和浓度对于产生的磨损粒子浓度有很大的影响，当粒子浓度高时，材料也具有一定的耐磨性。

这种形势随着粒径的增加而更加突出。

颗粒的表面硬度和材料的耐磨性具有直接的关联。

在材料颗粒进入炉子后，在表面上形成薄膜，并且硬度远高于燃料本身的硬度。

不同的化学组成对颗粒表面层的性质具有不同的影响，导致颗粒破碎和硬度的差别。

通过试验分析证明，具有高含量Si、Al 的床料比具有较高含量Ca、S的床料更具磨蚀性。

材料特性取决于起动床和燃料。

进入炉子和起动床的煤的粒度形状、硬度、化学组成等将影响床料的磨损。

灰粒具有高硬度和锋利的边缘，在水冷壁上有严重的磨损。

3 循环流化床锅炉磨损的防治技术
3.1 燃料选择与运行调整
合理的选择燃料、调整运行，是循环流化床锅炉磨损防治的首要技术方法。

在燃料选择中我们需要明白，锅炉的磨损大小程度，与原煤可磨性系数成反比，与物料直径成正比，根据这一点我们便可以做出更加合理的燃料选择。

例如，要尽量避免可磨性系数小和成灰性不好的物料进入锅炉，同时物料粒度应当控制在13mm以内，而且还要注意配比，其中2mm以下的应占15%，10mm到13mm 也是占15%，2mm到10mm的占70%，如此便可以极大的减少磨损。

运行调整方面，是要保证风量充足，并在此基础上，控制好炉膛空气系数，不能风量过大，从而降低风速、减少磨损、节约电能消耗。

如果送风量过大、风速过快的话，返灰量会明显的增加，这会增加返料系统的负荷，容易引起返料堵灰，影响正常的
生产，从这个角度来看，控制风量也是相当重要的。

3.2 炉膛内部磨损防治
在燃烧室上方和水冷壁过渡的部位，不仅要浇筑耐磨混凝土，同时还应当敷设耐磨防护瓦，注意对施工质量的控制，以此达到更好的防磨损效果。

在出口处旋风分离器的位置，燃烧物料在这里会出现一个90°左右的运动转角，这会对左右墙造成夹角磨损，为此应当合理的加挂防护砖，而且防护砖的换热系数要够大，以起到针对性的防磨作用。

至于返料系統，应当合理的加用耐磨且不影响换热性能的内衬，以减少磨损和频繁检修的次数。

循环流化床锅炉的炉膛内部磨损是具有一定规律和特点的，通常来说连接处、凸出部位、转弯部位等，都更容易出现磨损，例如观察口、各入孔门、一二次风口、返料口、给煤口以及测量压力的热工探头、测量温度的热电偶等等，对于这些磨损的高发部位，则需要在日常的工作当中，加强检查，并做好对应的维护工作，修复磨损。

3.3 受热面磨损防治
在循环流化床锅炉膛内燃烧室的上方，便是水冷壁，它作为受热面，直接参与换热过程，为了使其具有良好的换热性，所以它的表面，通常都没有设置专门的防磨装置，会直接与燃烧物料发生接触，非常容易出现磨损。

整体均匀磨损对于水冷壁来说，是较为正常的现象，但是如果其出现了局部的、突出的磨损，就需要引起我们的重视，因为这容易造成爆管，影响生产、造成安全事故。

所以在安装过程中一定按照设计要求，精确定位、焊接光滑、表面整洁，避免物料在向上的运动过程中改变方向与水冷壁管中心线形成夹角，造成局部磨损。

除此之外，对于省煤器、过热器、空气预热器等发生的磨损，应当对其发生磨损的部位、程度进行分析，然后再采取针对性的磨损防治措施。

通过相关的实践经验与研究证明，在过热器、省煤器的通风侧35°到50°和315°到325°处、弯头、穿墙管和边排管处，只要有烟气走廊形成，磨损就严重，需敷设导热性能较好的金属防磨护板或护瓦。

如果是新安装的锅炉可以在每一级省煤器的上方、过热器的左右将砌炉的耐火砖向炉内伸出100mm到200mm，这样就可以对烟气走廊的形成起到有效的阻断作用，并进一步达到防磨的效果和目的。

结语
循环流化床锅炉具有其自身的特点和优势，能够减少环境污染、改善温室效应、提高煤炭能源的使用率，但是其缺点也较为突出，那就是易磨损，对此我们应当重视并切实做好相关的防治工作，尽量减少磨损的发生，这样才能保证循环流化床锅炉的正常、安全使用。

参考文献：
[1]张焱.循环流化床锅炉炉膛受热面磨损及预防技术研究[J].化工管理，2018（27）：156–157.
[2]吴勇.循环流化床锅炉的发展过程及趋向[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2018（9）：164–165.。