循环流化床锅炉受热面磨损成因及对策

循环流化床锅炉受热面磨损成因及对策
循环流化床锅炉自问世至今，因其较高的锅炉效率和优良的环保性能，越来越受到各热电厂家的青睐，已逐渐成为热电企业的主要炉型。

但是，其受热面的磨损因为成因的多样性和控制的复杂性，始终成为困扰热电厂的一个生产难题，由于磨损而产生的水冷壁管爆管更是严重地影响了热电厂的安全经济运行。

根据我厂实际运行中反映出的情况，我们对产生磨损的相关区域、成因及应对方法作如下分析：
一、磨损区域
磨损主要发生在水冷壁、吊挂管、过热器、省煤器、空预器和风帽等区域。

1、水冷壁上的磨损，从现有运行状况归纳有以下几个磨损部位：一是水冷壁上异常突出的部位，如在炉膛中部插入的温度计、压力测点等部位，此类的磨损均是面壁流下的颗粒撞击温度计等突出部件时，运动方向发生改变后，横向形成对水冷壁的冲刷，这种冲刷会在短短个把月甚至更短的时间内磨损水冷壁，从而形成爆管。

另外的突出部位如焊缝等也会受到“挖磨”，下落的飞灰碰击突出焊缝后在该处形成小涡流，从而磨损水冷壁母材，形成“挖磨”现象；二是水冷壁周边四只夹角（密相区）上方，安装时前墙与侧墙管之间的间距变小，飞灰面壁流下落时形成雍堵，引起磨损加剧；三是前墙水冷壁（密相区上方）拐角部分及周围（流化床C型气垫第二处磨损点）；四是后墙炉膛出口处中间部分，携带物料的运动气流在此分流，从而形成对水冷壁的横向冲刷；五是顶棚水冷壁管的特殊部位（C型气垫第三处磨损点）。

2、吊挂管、过热器等受到的磨损主要是正面冲击及侧面切削磨损。

当防磨板因过热而变形时，这种磨损就更突出。

当省煤器产生泄漏后，尾部的积灰使“烟气走廊”的形成产生了可能，此时的省煤器及空预器的磨损同样会加剧。

3、风帽因所处环境恶劣，是循环流化床锅炉磨损力度最大的区域，磨损部位主要集中在前后墙之间的中部，约占布风板2/3面积的狭长地带上，而落渣口附近、返料口正对处、落煤口正对处的风帽磨损最严重。

二、磨损成因及对策
从水冷壁所处环境看，其受到磨损的主要原因是在炉膛中气流动力场运动方向发生改变的地方均会受到比其他气流运动方面平行的地方更为强烈的磨损，在垂直的前后墙及两侧墙上的水冷壁受到磨损较小的原因（两年时间磨损约为0.1~0.5mm），是“面壁流”下落时与水冷壁面是平行方向，其对水冷壁的冲刷角度为0，因此，就垂直部分水冷壁而言，由于面壁流的屏蔽及零度冲刷，反而大大减少了上升气流中的“气泡”破裂后物料对水冷壁的横向冲击。

加上面壁流与水冷壁之间的气膜，实际上面壁流与水冷壁之间的直接接触率变得很小。

但当面壁流的下落受到阻挡时物料运行方向的突然改变成为形成磨损的主要原因，即前面说的水冷壁五种磨损现象的运动气流及面壁流改变了方向后产生的磨损。

第五种类型更是一个特例，在流化床锅炉炉膛内的炉顶也是由膜式水冷壁组成，且由前向后斜上，水冷壁上装有横向档流片（与垂直水冷壁上放纵向导流片不同），目的是形成顶部气垫构造，减少气流方向改变后的磨损，实际情况也较理想，整体损耗情况与垂直管壁相近，但在两侧墙防爆门上方约80cm长，60cm宽的一块顶棚水冷壁受到了强力磨损并已形成爆管，实地检测后均已达到厚度极限。

分析其原因，我们认为应该是防爆门处较厚的且突出的浇注料，以及防爆门凹陷部
位的存在，改变了上升气流的运动方向，并使运动的物料集中冲刷了该区域导致了严重的磨损。

在炉膛出口，由于气流呈Y形变向，向背面的磨损截然不同。

对水冷壁形成磨损的另一个重要因素是物料的粒度及硬度，从运动燃烧的煤质成份、产地、颗粒度的变化情况我们作过总结，如果颗粒度不加控制，不光锅炉效率受影响，磨损、特别是密相区上方水冷壁的磨损将受严重影响，当对燃煤颗粒整体调整后，磨损情况好转很多。

另外如有条件，应对燃煤成份作个分析，包括测定其中杂质灰份的硬度及其中二氧化硅的含量。

我们曾在某一时间较多燃用某一产地的燃煤，一次例行停炉检查，发现磨损量是以前的数倍（三个月磨损水冷壁约1.8mm），后来停用该燃煤，磨损情况马上改变，影响变得很小。

运动风速及撞击率虽然也对磨损起着举足轻重的作用，但因流化床运动负荷的限制及料层厚度及氧量的制约，一般来说其对水冷壁的磨损相对来说是一个常数，除非产生上述参数急剧改变的状况。

针对水冷壁各个不同部位的磨损，我们及兄弟厂家均有不少处理这方面的尝试，如采用冷热喷涂法，“蓝泥”粘补增高密相区“卫燃带”，或在受冲击严重的地方加设浇注料。

但从反映出来的效果看，都有不同程度的“副作用”，有的甚至比不采用措施更严重。

我们认为出现后续问题的主要原因在于：在修补、改造受磨损区域的同时，忽略了改造后其他区域的受磨状况，即磨损严重的地方受到了保护，但却使它旁边的地方造成更严重的磨损，其实质就是更严重地改变了炉膛内气流动力场的走向及面壁流的下落的方向，没有处理好“过渡区域”。

我们认为：对于水冷壁特别部位的磨损，除了在运行中严格控制运行参数外，对入炉燃煤的灰质成份构成及颗粒要进行必要的控制，到接近磨损极限时，进行停炉直接切割受磨段水冷壁进行更换，并做好善后处理，磨平焊缝，这样做最主要的好处在于没有强行改变炉膛内气流动力场及面壁流的走向，不会出现“副作用”。

另外加强在停炉时对重点磨损区域的测定也很重要，做到心中有数。

吊挂管、过热器及其他受热面的磨损来自飞灰的正面直接冲击碰撞。

因此在该类受热面的最直接冲击正面均设有如防磨板、档流板、防磨套等防磨设施。

由于所处的环境工况恶劣，防磨设施特别是防磨套板极容易出现因过热变形从而脱落的状况，随之出现裸露的受热面管子将受到更严重的磨损。

产生吊挂管、过热器及其他受热面磨损的成因，一是因为该处的烟气温度即炉膛出口温度差不多均在900℃以上，钢材如果达到一定温度，其强度、硬度、耐磨性能均大大降低，1200℃以上时各项性能降低一半。

二是飞灰对其形成的冲刷角度基本呈90。

角，冲击撞击力最大。

三是烟膛出口缩口后，引风形成负压在该处风速最高。

尽管锅炉制造厂家均采用了防磨套的防护措施，但在使用中还是出现了一些因过热及安装不好引起的变形和脱落，因为防磨套板一般均用不锈钢耐热板制成，其耐热温度在1050℃左右，而此烟气段的温度大致在920℃左右，按理说应承受，但考虑到飞灰的温度要比烟气温度高100~200℃，而且浓度高，连续不断的撞击形成的热量传导，使防磨套的温度在1100℃上下，而防磨套与吊挂管及过热器的固定方式多采用点焊及搁脚板的形式，其受热后的热力传递产生了问题，长期处于高温状态，最终变形后脱落，随之产生受热面磨损也就不可避免。

因此，在吊挂管及过热器上防磨套使用的正确与否，直接关系到该处受热面的磨损状况，所以在安装上及检修时一定要对防磨套进行合理的定位，即要保证其合理的膨胀自由度，又要尽可能固定防磨套的位置，还要让防磨套尽可能多地与管子接触以达到部分热量传递的目的。

另外吊挂管顶部档板这样面积较大，又有一定长度的也容易过热变形脱落，可采用提降的注料预浇板，效果会更好。

风帽的磨损与以下几种因素有关：1、风帽小孔堵塞情况；2、床料硬度、厚度和粒度；3、风帽材料；4、一次风量的多少。

当风帽风孔堵塞后，会形成局部流化不良，风帽自身的冷却就成为问题，而且由于没有了向外喷射的气流，自身就成为被其他风帽喷射的气流带动床料磨损的靶子，而且还会因过热而降低强度，如果面积较大还有可能形成焦渣块形成结焦。

而床料的硬度、粒度及厚度对于风帽的磨损影响也非常明显。

风帽如采用特种钢材制成，其耐磨性能将大大增加，我们曾做过试验将特种钢材制成的风帽放在落渣口上，一段时间后，相比其他风帽明显的更耐磨。

而一次风量的大小更是直接对风帽的磨损产生较大影响，当锅炉达到额定负荷时，一次风从风帽小风孔处流速达到了45~50m/s。

要减小对风帽的磨损，一是要充分疏通风帽，及时更换风帽，保持布风板的均匀性，确保流化平衡，必要时对运行较长时间、风帽整体风孔大小参差不齐者，进行一次性更换。

二是选择合适的床料，有条件的话要做二次筛选，就是要控制大小刚好能堵住风帽的物料做床料，平常所说的0~5mm粒度要确保，尽量弃用大颗粒及尘埃状的床料。

三是合理控制流化风量。

四是尽可能选择一些经过试验确实耐磨性能较好的特种钢做风帽。

综合上述分析，我们认为如果采取以下几方面的改进措施，锅炉各受热部件的磨损应能得到减小及控制。

1、不进行妨碍炉内气流运动方面的改造措施及增加阻挡面壁流下落的“过渡”部件。

2、选择合适的床料，减少因床料本身对炉膛内水冷壁的磨损程度，必要时还可以进行排渣补料，予以更换。

3、降低床料硬度，对燃煤中灰份质地进行检验，对于燃煤磨损等级在前几位的应坚决不用，同时也得控制床料粒度及燃煤粒度，尽可能保持在0~8mm左右。

4、控制炉膛内的物料浓度，避免高负荷、超负荷及高循环倍率，料层差压及炉膛差压作严格控制。

5、控制运行风速，严格控制过量系统及总风量，炉膛内运行风速最好控制在5m/s左右，最高不超过8m/s。

6、在炉膛出口处的吊挂管及过热器除做好防磨保护外，在运行中还要调整好炉膛负压，调整好密相、稀相区的燃烧份额，控制后燃的形成，控制好引风量及烟气流速。

7、在空预器处除了常用的立式空预器入口处加装防磨套外，也可采用现在新技术制造的搪瓷卧式空预器，以减少积灰和磨损。

8、另外还需注意在烟道尾部受热面布置时，注意管屏及管束间距及穿墙管的防护，防止形成“烟气走廊”。

9、对浇注料的磨损及脱落，选用“蓝泥”技术进行修补，效果较好。