051循环流化床锅炉受热面常见磨损部位及预防措施(赵德鑫)

循环流化床锅炉受热面常见磨损部位及预防措施

赵德鑫总工师

---山东华盛江泉热电有限公司山东临沂276017

内容摘要：早期投产的循环流化床锅炉大多如此，给循环流化床机组的发展蒙上了阴影。一些电厂将后期扩建机组改为煤粉炉以求得到安全稳定运行。现对水冷壁的磨损爆管问题进行认真的研究和全面的分析，总结经验教训，并提出相应的技术对策和具体的改造措施。这些改造措施在一些电厂的运行实践中取得了良好的效果，可供同类机组进行借鉴，避免类似的情况发生，保证机组的安全运行。

1.炉内磨损机理分析

由于过热爆管，磨损引起的泄漏，是非停的主要原因。循环流化床锅炉的四管泄漏是煤粉炉的3～5倍。锅炉的磨损部位主要有密相区二次风口及回料口、过渡区部位、水冷壁的墙角处、炉膛出口、穿墙管处以及省煤器悬吊管等处。上述部位的磨损过程主要表现为冲蚀磨损。是指流体或固体颗粒以一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的磨损。磨损的基本类型为两种：一种为冲刷磨损，另一种为撞击磨损。对于冲刷磨损，是颗粒与固体现面的冲击较小，甚至接近平行：颗粒垂直于固体表面的分速度使它沿物体表面滑动，两个分速度合成的效果起一种刨削作用形成的磨损。颗粒相对于固体表面的冲击角较大，或接近于垂直，以一定的运动速度撞击固体现面使其产生塑性变形或微裂纹称之为撞击磨损。长期且大量颗粒的反复撞击使其疲劳破坏，随时间迁移，磨损率有增长趋势，甚至变形层脱落，最终导致磨损量突升。

1.1 密相区的磨损：

在燃烧室中，从床的底部至固体颗粒膨胀起来的床层界面称为流化床。要使流化床上的固体颗粒保持悬浮沸腾状态，使煤粉颗粒得以充分有效地燃烧，从炉底布风装置出来的空气流必须具有足够的速度、强度和刚度，以在支撑固体颗粒料层的同时，产生强烈的扰动。粒子团由于重量增加体积加大，以较大的相对速度沉降，并具有边壁效应，使流化床中气—固流动形成近壁处很浓的粒子团以斜下切向运动，下降到炉壁回旋上升，颗粒彼此之间以及与炉壁之间进行频繁的撞击和摩擦，使密相区炉壁出现了严重的磨损。密相区的炉壁上制造设计了很厚的耐磨浇注料，只要耐磨浇注料层完好无损，位于密相区的受热面管子不会出现磨损。

1.2 内循环下降灰贴壁流方向改变导致垂直水冷壁管磨损：

内循环下降灰贴壁流方向与垂直布置的水冷壁管束方向总体一致，但在某一部位发生跳跃时，下降灰贴壁流产生涡流，对该部位造成快速磨损，如水冷壁管连接的焊口、筋片、安

装时未割净的临时焊件、炉墙开孔处、耐火材料终结部位如果有凹或凸部位时，将直接冲击水冷壁管的某个部位，造成该处水冷壁管某个部位快速冲刷磨损。当物料下落过程中，在某一部位因为凹台和物料堆积而突然发生转向时，局部将发生涡流而造成严重冲刷磨损。如灰粒由水冷壁至上而下落到耐火材料上沿时，将迅速改变方向，此处没有上行的气流影响；在上沿角内沉积的灰粒从耐火材料边缘流出时，又被上行的流化风托起，又沿水冷壁落下，反复运动形成涡流，该涡流处的物料密度特别大，由于在炉壁下部的粒度也较大，必将造成该部位的快速而严重的磨损。炉膛内部有大量的物料在进行内循环，灰料

沿着水冷壁进行内循环时，鳍片沟流下的物料远大于沿自水冷壁管外弧

面留下的物料。如果鳍片内被浇注料、焊瘤等物堵塞，物料就流向一侧

或两侧流出，从而对水冷壁进行冲刷。上述的磨损最终导致了受热面爆

管泄漏。

早期制造的循环流化床锅炉密相区与上部水冷壁设计为浇注料平滑

过渡，没有采取其它防磨措施（没有采取水冷壁管外弯结构即让管技术），

在运行初期发现水冷壁与浇注料接口处的水冷壁管出现了反“八”形的

磨损。原因分析：我们分析为大量的炉内循环物料，在沿着水冷壁下流

过程就象水流一样，整个炉膛水冷壁附近就象瀑布，沿着鳍片沟下流的物料多于沿水冷壁外圆下流的物料，当鳍片沟下流的物料遇到接口处浇注料时就会急速向两侧分开就这样形成了反“八”字的磨损

1.3煤中石块-加速磨损的根源

虽然采取了种种措施，也能取得一定的效果，但这只是被动的防御，只是减缓磨损的速度而已，如果想真正的解决问题，还需要找出循环物料中对磨损起着决定性的物料是什么。经过分析测试，物料中所含的石块的硬度是灰分硬度的30～40倍，虽然数量石块所占的比例不足灰分的1/10，但石块所形成的恶果是灰分所不能及的。经过对许多厂的考察得出了相同的结论，即去除原煤中的三块，特别是石块才是解决磨损问题的最有效的方法。解决磨损问题即从燃料管理着手，严格控制入炉煤的颗粒度，使之在设计范围内。

2.炉膛水冷壁常见易发生磨损爆管的部位及预防措施和注意事项：

2.1密相区及稀相区接合部水冷壁磨损爆管。

预防措施和注意事项：

2.1.1在使用耐火耐麽捣打料时必须选用国内业绩及使用情况较好的产品，在施工事要严格把好施工质量关，严格按照锅炉厂及耐火耐麽捣打料厂家产品说明书进行施工，密相区及稀相区接合部在施工时要求上部必须有一定的平滑过度平台，此过度平台一般做成高度为200mm长度为270mm,成三角形式，上部为平面。施工最好由耐火耐麽捣打料供应厂人员组织、施工，以防止出现因施工单位对材料特性不了解而造成不良后果。另外在烘炉时要严格按照材料厂家所提供的说明书要求进行。

密相区及稀相区接合部水冷壁防麽制作的凸台照片

2.1.2现在有很多厂家采取让管技术，即把炉后密相区及稀相区接合部水冷壁向炉外弯曲，耐火耐麽捣打料施工时打到其弯曲的最内侧，从而使此次处形成炉内落下的物料有个平滑过度区，防止了水冷壁磨损。

2.1.3要确保入炉煤的颗粒度，尽量减小一次风量,保证床压、床温稳定。

2.2炉膛内各角部水冷壁磨损爆管。

预防措施和注意事项：

2.2.1采取在炉膛水冷壁各角部两根水冷壁管的鳍片处焊销钉从上自下打上耐火耐麽捣打料的方式，以防止局部磨损。

角部及密相区及稀相区接合部水冷壁磨损情况锅炉水冷壁角部做防磨损措施图片