循环流化床锅炉论文

引言

循环流化床锅炉具有高效、低污染、调节灵活、煤种适应广、炉渣综合利用率高等特点。特别是环保方面的实用性，使得这种锅炉近年来在电站和热电联产项目上应用广泛。循环流化床锅炉与传统的煤粉炉不同，在循环流化床锅炉运行中，含有燃料、燃料灰、石灰石及其反应产物的固体床料，在炉膛---返料器---炉膛这一密闭循环回路里处于不停的高温循环流化中；同时，在炉膛内床料在重力的作用下，不断地进行上、下往复循环运动；因此，在循环回路的相应部分会产生一定的磨损。磨损不仅影响锅炉安全运行，还有可能限制循环流化床锅炉优势的发挥，使得锅炉运行维护费用增大，机组利用率低，给企业带来损失。因此，调查、研究循环流化床锅炉磨损问原因，针对磨损现象采取必要的措施，对安全生产、提高机组运行效率、发挥循环流化床锅炉的优势等有重大意义。

龙达化纤热电厂三台UG—130/5.3---M6型循环流化床锅炉自2009年投产以来，1#、2#锅炉受热面有不同程度的磨损，3#锅炉投运近半年，由于水冷壁磨损严重，水冷壁爆管频繁发生，以至于最长连续运行时间很难达到三个月，严重影响了公司的经济效益。为此，本文从检修质量和运行工艺调整两方面进行分析，并提出相应的措施，控制磨损，以提高锅炉的可靠性与经济性。

1.循环流化床锅炉炉膛磨损机理与影响因素

1.1磨损的概念与形式

在循环流化床锅炉中大颗粒由于机械作用，或伴有化学或电的作用，物体工作表面材料在相对运动中不断损耗的现象称为磨损。根据磨损机理不同，磨损一般可分为粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、接触疲劳磨损、冲蚀磨损、微动磨损等。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称为冲蚀（或冲击磨损）。冲蚀又有两种基本类型，分别叫做冲刷磨损和撞击磨损，这两种磨损的冲刷表面流失过程的微观形貌是完全不同的。冲刷磨损是颗粒相对固体表面冲击角较小，甚至接近平行。颗粒垂直于固体表面的分速使得它锲入被冲击物体，而颗粒与固体表面相切的分速使得它沿固体表面滑动，两个分速合成

的效果即起一种刨削的作用。如果被冲击物体经不起这种作用，即被切削掉一小块，如此经过大量、反复的作用，固体表面将产生磨损。撞击磨损是指颗粒相对于固体表面冲击角度较大，或接近垂直时，以一定的速度撞击固体表面使其产生微小的塑性变性或显微裂纹，在长期大量的颗粒反复冲击下，逐渐使塑性变性层整片脱落而形成的磨损。根据磨损方式不同，磨损又可分为两物体磨损、三物体磨损。在两物体磨损中，固体依靠自身动量撞击并冲刷壁面，如图1-1。在三物体磨损中，沿壁面运动的固体粒子受到粒子团的冲击，而粒子团则利用前者作为磨损介质来磨损受热面，如图1-2。虽然现在还没有充分理解循环流化床锅炉的磨损机理，但可以预测物体磨损是造成循环流化床锅炉磨损的主要原因三物体磨损可能发生在以下三种情况：颗粒富集以很大的密度沉降、供料足以产生很大的颗粒密度以及在颗粒流动容许范围内很大颗粒密度在磨损表面附近区域可以存在。

图1.1二物体磨损图1-2 三物体磨损

1.2 磨损的影响因素

循环流化床锅炉中煤灰颗粒对锅炉耐火材料的磨损属于颗粒流的冲蚀，既有颗粒对炉内耐火材料的撞击，又有高浓度含灰气流对材料表面的冲刷。冲击磨损是指由于颗粒流撞击或在表面滑动所引起的质量损失，在很大程度上取决于颗粒的尺寸、颗粒的形状、冲击速度、冲击角度、供料量、颗粒的强度及硬度等，下面简要讨论这些因素对材料磨损的影响：

⑴颗粒尺寸的影响：已有研究结果表明磨损程度受颗粒动能的影响，大颗粒冲击管壁的磨损能力较大。影响颗粒大小的因素有煤粒大小、石灰石颗粒大小、煤灰富集程度等。

⑵颗粒形状的影响：一般认为带有棱角的颗粒比近似球形的颗粒更具磨蚀

性，通常认为随颗粒圆度的增加磨损量减少，然而颗粒的形状并非设计人员能控制的。

⑶颗粒撞击表面可能性系数的影响：对表面有冲击作用的颗粒份额是决定管壁磨损程度的关键因素。颗粒对壁面的冲击行为没有定论，至今仍不能精确度量颗粒的浓度、轨迹及其停留时间。颗粒浓度由炉膛高度及尺寸、流化速度、固体物料量、颗粒的大小形状及其均匀度等共同决定，这些因素也是相互制约的。

⑷颗粒硬度的影响：当颗粒硬度比被磨材料的硬度低时，磨损率通常很低；当颗粒硬度接近或高于被磨材料的硬度时，磨损率会迅速增加；此时颗粒硬度再继续增加则对磨损影响不显著。颗粒的硬度由进入床层的煤粒、灰粒、石灰石颗粒等共同决定，又随煤灰组分不同而变化，然而煤灰组分是很难确定的。对于循环流化床锅炉，必须引起注意的是床料在炉内停留一段时间后其表面会生成一膜层，其硬度要大大高于新鲜床料的硬度，因此在循环流化床中，受热面的磨损将主要取决于床料表面磨层的厚度。

⑸供料量：供料量的增加意味着颗粒浓度的增加，其他条件相同情况下，颗粒浓度增加冲击管壁的磨损能力随之变大，循环流化床锅炉高的循环倍率虽然可以提高燃烧效率，增强传热效果，但同时高的循环倍率也决定了烟气中高浓度的固体颗粒和严重的磨损。

⑹冲击速度：颗粒的流速是在设计人员所能控制的，如二次风喷嘴、床层横截面及炉膛出口通向旋风分离器处的颗粒速度等直接由设计人员控制着。沉降到管壁的颗粒冲击速度由其自身重力及炉膛高度决定，设计人员可以通过选择合适的流化速度及颗粒携带量来控制颗粒的冲击速度。

⑺冲击角度：通常冲刷磨损随冲击角度的减小而减少，但锅炉实际运行中的冲击角度是很难确定的，只有在流动模型中可以控制冲击角的大小从而减轻对磨损的影响。

除上述各影响因素外，磨损程度还与被冲击表面的材质有关，同等条件下，材质耐磨性能越好，磨损量愈小。此外，磨损程度还受燃料特性、运行参数等的影响。燃料特性是指燃料对受热面的影响程度可分为无磨损、低磨损、中磨损、高磨损、严重磨损等五个等级对磨损的影响程度由弱到强，运行参数的影响包括烟气速度、气流湍流强度、烟气温度及烟气成分等方面的影响。

2.龙达化纤热电厂循环流化床锅炉简介

2.1锅炉概况：

（1）型号：UG-130/5.3—M6

（2）制造厂家：无锡锅炉股份有限公司

（3）制造日期

（4）安装日期：

（5）投产日期：2009年8月

（6）安装单位；湖北工建

2.2设备概述：

本锅炉是中温，次高压，单锅筒横置式，单炉膛，自然循环，全悬吊结构，全刚架∏型布置。锅炉运转层以上露天，运转层以下封闭，在运转层8.0米标高设置混凝土平台。炉膛采用膜式水冷壁，锅炉中部是蜗壳式汽冷旋风分离器，尾部竖井烟道布置两级二组对流过热器，过热器下方布置三组光管式省煤器及一，二次风各三组空气预热器。

图2-1