循环流化床锅炉防磨技术分析

化床锅炉炉内水冷壁还存在 由于其 自身的流体动力 场 特性造成 的 区域 性磨 损 ， “ 磨 损 ， 即 面” 如炉膛 出 口
转 向处水冷 壁 的迎 风面 、 给煤 侧 侧墙 等 部 位 的磨 损 。 解 决 区域性磨 损 的方 法主要有 ２种 ： 种是 采用受 热 一 面表面处理 技术 ， 即采 用 电、 或 等离 子 喷 涂技 术 在 热
“ ” 面 磨损 。
局 部磨 损 主要 与结 构 有 关 ， 易产 生 局 部 磨 损 容
第 ２期 的部 位有 ：
赫向辉 ： 环流 化床 锅 炉防磨 技 术分析 循
・ ７・ ３
（） １ 耐磨浇 注料 的结尾 处 （ 防磨 片的结尾处 ） 或 。 （ ） 曲变形 后 的管屏 。 ２弯
形 或显 微 裂纹 ， 大 量 颗 粒 长 期 、 复 撞 击 下 ， 渐 在 反 逐
收 稿 日期 ：０ １ ０ ２ １ — ５—１ ； 回 日期 ：０ １— ８—１ ０修 ２１ ０ ９
２ 主要防磨技术
从 磨 损机 制可 以看 出 ， 炉膛 四周 水冷 壁外 ， 除 其 他 磨 损均 可通 过设 计 优 化 加 以避 免 ， 如适 当控 制 人 炉煤 粒度 和风 量 以 降低 受 热 面 磨 损 ， 理 砌 筑 耐 磨 合 材料 ， 优化 受 热面 布置 等 ， 而炉 膛 四周水 冷 壁表 面磨 损是 Ｃ Ｂ锅 炉 最 难 避 免 的磨 损 。 炉 内水 冷 壁 的磨 Ｆ 损可 根据 磨损 部位 的 不 同分 为 ２种 ： 种 叫做 局 部 一 磨损 ， 或称 “ ” 损 ； 一种 叫做 区域 性磨 损 ， 称 点 磨 另 或
２ ３ 防磨 梁技术 ． 西 安 热 工 研 究 院 有 限 公 司 经 过 研 究 和实 炉试
该技术从主动降低贴壁流的灰浓度与速度着手 ， 从根 本上控制导致磨损产生的因素 ， 该方法为主动防磨技 术 。下面介 绍 目前 主要 的 防磨技 术 。
２ １ 金属 护 瓦技术 ．
早 期循 环 流化 床锅 炉 的水冷 壁经 常采 用金 属 护 瓦技术 ， 着机 组容 量 的增 大 ， 技术 的 防磨效 果 显 随 该 得 略有 不 足 ， 结 构 如 图 １所示 。炉 膛 内存 在 大 量 其
的灰颗 粒沿 水冷 壁 向下 流动 ， 常称之 为 边界层 ， 通 这
验 ， 明 了循 环 流化 床 锅 炉 水 冷壁 主动 多 阶式 防磨 发 技 术 （ 称 防磨梁 ， 图 ３所 示 ） 亦 如 。该 防磨 装 置 由销 钉 和耐 火耐 磨浇 注 料 形成 凸 台 ， 过 销 钉 将 凸 台 固 通 定 在水 冷壁 上 ； 台沿 水 冷 壁 高度 方 向 以一 定 间距 凸 水 平或倾 斜 多 阶布置 。但 增加 防磨 梁后 可能会 对 锅 炉 的换 热有 一定 影 响 ， 最好 是在 锅炉 设计 阶段 进行 ， 如 需后 期改 造 ， 需 和锅 炉厂进 行 配合 ， 则 进行技 术 经 济 比较 后再 实施 。 某 电厂 加装 此 防磨梁 后 ， 改造效 果 如下 ： （） １ 水冷 壁 不 爆 管 检 修 周 期 提 高 到 ３年 以上 ，
炉 以其 燃料 适 应 性 广 、 保 特 性 好 、 荷 调 节 范 围 环 负 广 、 渣可 综合 利用 等优 越性 而 得到 电力 行业 认 可 。 灰 但循 环 流化 床锅 炉 的 防磨 、 防漏 一 直 是 运 行 和 检 修 的重 中之重 ， 别 是 炉膛 内受 热 面 的 防磨 措 施 尤 为 特 重要 。据统 计 ， 损造 成 循 环 流化 床 锅 炉 停 炉 的事 磨
结束处都存在这样的磨损。 ２ ２ 让 管 技术 ．
目前 ， 设 计 循 环 流化 床 锅 炉 的水 冷 壁 通 常 采 新
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３ ８・
华 电 技 术
第３ ４卷
２ Ｏ ｍ，０ ．０ｍ ８ ％抽查 点 管壁 减薄 厚度 小 于 １ ６ ．２ ｍｍ。 ２ ４ 多阶布 置 的防磨 槽 结构 技术 ． 东 方锅 炉 厂设计 了多 阶布 置 的 防磨 槽 结 构 （ 如
０ 引 言
作 为 清洁燃 烧 方 式 之 一 ， 环 流 化 床 （ Ｆ 锅 循 Ｃ Ｂ）
使 塑性 变形 层 整片 脱落 而形 成 的磨损 。 在 循 环 流 化 床锅 炉 炉 内受 热 面 的磨 损 中 ， 料 床
颗 粒 与金 属件 和 耐火 材 料 的 冲 击 角 度 一 般 为 ０ 。～
在循 环流 化 床 锅 炉 中 ， 内受 热 面 的磨 损 主要 炉 表现 为 冲蚀磨 损 。 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 造 成 的磨
（） ５ 旋风 分 离 器 及 其 进 出 口烟 道 内表 面 ， 管 立 及 返料 装 置 内表 面 。 （） ６ 尾部 对 流烟 道 。 （ ） 置床 换热 管 。 ７外
故 率 为 ４ ％ ～５ ％ ， ５ ０ 因此 ， 如何 有 效解 决 其 磨 损 问 题 是循 环 流化 床锅 炉发 展 的重要 研 究课 题 。
９ 。因此 ， 环流 化 床 锅 炉 炉 内水 冷 壁 的 磨 损 是 上 ０， 循
述 ２类 磨损 的综 合 。
影 响循 环 流 化床 锅 炉 磨 损 的 因 素很 多 ， 主要 有 燃 料灰 特性 （ 粒特 性 、 成 分 特 性 ） 床 料 特 性 、 灰 灰 、 部
要： 介绍 了循环流化床锅炉 的磨 损机制及几种 防磨技术 ， 结合各种技术 的优 、 缺点 ， 对如何提高循环 流化 床锅炉 的耐
磨性能进行 了分 析 ， 出了在 防磨技 术改造过程 中应注 意的问题 。 提 关键词 ： 循环流化床 ； 锅炉 ； 防磨技术 ； 防磨梁 ； 改造
中 图分 类 号 ：Ｋ ２３ ３ Ｔ ２ ． １ 文 献 标 志码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：６ ４—１５ （０ ２ ０ ０ ３ ０ １７ ９ １ ２ １ ）２— ０ ６— ４
损 。冲蚀 磨损 有 ２种 基本 类 型 ： 种 为冲刷 磨损 ， 一 另
一
种 为撞 击 磨损 ， ２种 磨 损 冲蚀 表 面 流 失 过 程 的 这
微 观形 貌不 完全 相 同 。冲刷 磨损 是颗 粒相 对 固体 表 面 冲击 角较 小 ， 至 接 近 平 行 。颗 粒 垂 直 于 固体 表 甚
大 大延 长 了锅炉 水冷 壁 的使用 寿命 。
些 灰颗 粒 与光 滑 的水 冷 壁 平 行 运 动 时磨 损 较 轻 ， 一 旦 水冷 壁上 有 凸 台 ， 这些 灰 颗 粒 碰 到 凸台 时 流 向将
发生变化 ， 使部分颗粒直接冲刷水冷壁管 ， 造成管壁
快 速磨 损 。浇 注料 交 界 处 、 防磨 盖 板 结 束 处 或 喷 涂
位 磨损 加 剧 ，在锅 炉 设 计 时 ， 考 虑 管 屏 膨胀 变 形 需
问题 ， 如果 出现 了管 屏 变形严 重 的现 象 ， 应从 管屏 则 膨 胀 、 吊 以及 集箱 连 接管道 等 方面 考察 分析 ， 而 支 进 找 出合 理 的解 决方 案 ； 于 已严 重变形 的部位 ， 用 对 采 少 量更 换 的方式 解 决 。第 ６项属 于施 工 阶段造 成 的 磨 损 隐患 ， 需要 在 施 工 完 毕 后 仔 细 检查 并 消 除 。第 ７项 应做 到重 点部 位定 期 监督 、 检查 。 采用 先进 的结构设计解 决 了局 部磨损 后 ， 循环 流
料 上部 水冷 壁早 期 采取 的 防磨措 施为 加装 防磨 护 瓦 和设置 软着 陆平 台 ， 于 防磨 护 瓦 及 软 着 陆平 台 上 由 部 的水 冷壁 管磨 损 仍很严 重 ， 该技 术 现 已很 少 采用 ， 目前普 遍 采用让 管 技术 。弯 曲变 形后 管屏 的磨 损 主 要 是 由于 管屏膨 胀 受 阻造 成 变 形 ， 变 形 的 弓 形 部 在
受 热面表 面喷涂 １ 高硬度 的材 料 ， 方法 为被动 防 层 该 磨 技术 ； 另一 种是 采用 主 动 多 阶式 防磨 梁 防磨 技 术 ，
是： 一定 要 检查 确认 浇 注 料 与 折 弯上 部 膜 式 壁 鳍 片 过 渡要 平滑 ， 能 出现任何 台阶或渗 浆造 成 的棱 角 ， 不 对 耐火 材料 的施 工质 量要 求 比较高 。有 些新 电厂 因 施 工 问题 ， 改造后 的实 际防磨 效果不 是很 理想 。
第３ ４卷 第 ２期
２１ ０ ２年 ２月
华 电技 术
Ｈｕａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｄ ａ ｃ ｏｏ ｙ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ． １３ ２
Ｆ ｂ． ０１ ｅ ２ ２
循 环 流 化床 锅 炉 防磨 技术 分 析
赫 向辉 ，
（． １ 华北 电力大学 能源动力与机械工程学 院 ， 北京 摘 １２０ ； ． ０ ２ ６ ２ 神华 国华 （ 北京 ） 电力 研究院有限公 司 ， 北京 １０ ６ ） ００ ９
（） ３ 受热 面穿 墙管 。
（） ４ 受热 面弯 管 。
（） ５ 受热 面 开孔 的地 方 。
（） ６ 不规 则 的水 冷 壁 鳍 片 焊 缝 、 瘤 等 施 工 遗 焊
留下 的痕迹
（） ７ 管卡 受热 膨胀 松 动 造 成 管 间或 管 子 与 管 卡 磨损。 前 ５项 在设计 阶段就 已考虑 了 防磨 措施 。浇 注
件 或局 部 的结 构特 点 、 物料 循环 方式 、 行参 数 及受 运
热面 的特 性等 。降低 炉 内受 热 面磨 损 速率 的根 本方
法是 降低 贴壁 流 的颗粒 浓度 及 速度 。 从 目前 电厂 的 运行 情 况 看 ， 环 流 化 床 锅 炉 主 循 要磨 损 区域包 括 ： （） １ 炉膛 四周 水冷 壁 ， 括 密 相 区耐磨 耐 火 层 、 包 密相 区 与水冷 壁 管交 界处 、 炉膛 四角 区域 、 炉膛 出 口 烟 窗 区 域 、 膛 中 部 管 壁 、 穿 墙 区 域 及 不 规 则 炉 屏 区域 。 （） ２ 炉膛 内水 冷屏 、 热屏 、 热屏 下 端 。 过 再 （） ３ 水冷 布风 板及 风 帽 。
（） ４ 炉顶 受热 面 。
１ 磨 损 机 制
在 工程实 际应 用 中 ， 由于机 械 作 用 、 间或 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 发 生损耗 、 移或产 生残余变 形 的现 象称 为磨损 。按 转 磨 损机制 不 同 ， 可把磨 损分 为粘着 磨损 、 磨料磨 损 、 腐 蚀 磨损 、 劳磨损 、 疲 冲蚀磨损 和微振磨 损等类型 。
图 １ 金 属 护 瓦 技 术 结 构 简 图
用让管技术增加其防磨性 能， 具体方法是将膜式壁
折 弯让 管 （ 图 ２所示 ） 使 该处 浇 注 料 与膜 式 壁 鳍 如 ， 片 形成 上 、 下一致 的垂直 面 ， 耐磨 材料 与光 管交 界 使
处 的磨 损大 大减 轻 。该措 施一 般适 用于 新设计 的锅 炉， 对早 期 投运 的锅 炉来说 ， 进行 让管 改造则 投 资 若 较 大且 改 造 困难 。采 用 这 种 结 构 需 要 注 意 的事 项
面 的分 速度 使它 楔 入 被 冲击 物 体 ， 颗 粒 与 固体 表 而 面 相 切 的 分 速度 使 它 沿 物 体 表 面 滑 动 ， 分 速 度 ２个 合 成 的效果 起刨 削 作用 。如 果被 冲击 的物体 承受 不 住 这种 作用 力 ， 会 被 切 削 掉一 小 块 ， 过 大 量 、 就 经 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 角较 大 ， 或接 近垂 直 时 ， 以一 定 的运 动 速度撞 击 固体 表 面使 其产 生微 小 的塑性 变