刍议循环流化床锅炉磨损与防磨措施 刘世俊

刍议循环流化床锅炉磨损与防磨措施刘世俊
摘要：循环流化床锅炉具有燃料燃烧效率高、适应性广、运行与投资成本比较低、负荷调节好等优点，所以作为电站锅炉技术发展的三大方向之一，在全世界
得到快速发展。

不过随着循环流化床锅炉的大量投产，其磨损问题已成为各电力
生产企业十分棘手的问题。

关键词：循环流化床；锅炉磨损；防磨措施
一、循环流化床锅炉磨损分析
循环流化床锅炉与其它类型锅炉相比，其炉内物料浓度要高出几十倍到上百倍，尾部烟道的烟气流速达8-16m/s，锅炉的磨损要比其它类型锅炉严重得多，
因此，循环流化床锅炉的磨损问题，其主要磨损部位见图1所示。

1.1循环流化床锅炉磨损状况分类
设备磨损通常可分为粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损
和微动磨损等类型。

而在循环流化床锅炉中，其磨损类型以冲蚀磨损为主。

如：
受热面的炉膛水冷壁、炉内受热面（包括屏式翼形管、屏式过热器和水平过热器
管屏）、尾部对流烟道受热面、外置式换热器等冲蚀磨损；耐火材料的冲蚀磨损。

1.2循环流化床磨损机理
循环流化床锅炉耐火材料破坏的主要原因和机理，一方面是由于温度循环波
动和热冲击以及机械应力造成耐火材料产生裂缝和剥落；另一方面是由于固体物
料对耐火材料的冲刷而造成耐火材料的破坏。

受热面的磨损是由冲刷、冲击和微
振磨损造成的。

如：烟气、固体物料的流动方向与受热面(或管束)平行时，烟气、固体物料冲刷受热面而造成的磨损；烟气、固体物料的流动方向与受热面(或管束)成一定角度时，烟气、固体物料冲击、碰撞受热面而造成的磨损等等。

1.3受热面磨损磨损的影响因素
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：
第一，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。

此外，颗粒形状也会对循环流化床锅炉的磨损产生的影响，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。

第二，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。

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。

第三，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。

第四，冲击速度的影响，颗粒的流速是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。

第五，冲击角度的影响，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，其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。

二、循环流化床锅炉的防磨技术分析
从磨损机制可以看出，除炉膛四周水冷壁外，其他磨损均可通过设计优化加
以避免，如适当控制入炉煤粒度和风量以降低受热面磨损，合理砌筑耐磨材料，
优化受热面布置等，而炉膛四周水冷壁表面磨损是CFB锅炉最难避免的磨损。

炉
内水冷壁的磨损可根据磨损部位的不同分为2种：一种叫做局部磨损，或称“点”
磨损；另一种叫做区域性磨损，或称“面”磨损。

依据磨损部位的不同，我们来介
绍一下循环流化床锅炉的防磨技术：
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，随着机组容量的增大，该技术的防磨效果显得略有不足，其结构如图2所示。

炉膛内存在大量的灰颗粒沿水冷壁向下流动，通常称之为边界层，这些灰颗
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结束处都存在这样的磨损。

2.2让管技术
让管技术增加锅炉防磨性能，具体方法是将膜式壁折弯让管，使该处浇注料
与膜式壁鳍片形成上、下一致的垂直面，使耐磨材料与光管交界处的磨损大大减轻。

该措施一般适用于新设计的锅炉，对早期投运的锅炉来说，若进行让管改造
则投资较大且改造困难。

采用这种结构需要注意的事项是：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，不能出现任何台阶或渗浆造成的棱角，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。

2.3防磨梁技术
循环流化床锅炉水冷壁主动多阶式防磨技术，该防磨装置由销钉和耐火耐磨
浇注料形成凸台，通过销钉将凸台固定在水冷壁上；凸台沿水冷壁高度方向以一
定间距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，则需和锅炉厂进行配合，进行技术
经济比较后再实施。

该技术运行可靠，检修简单方便。

省去了每次停炉喷涂检修
的费用，继而节省了检修时间，提高了锅炉可用率。

结语
循环流化床锅炉在运行过程中发生磨损是不可避免的现象。

但是，为了保证
循环硫化床锅炉的运行效率，提高循环流化床锅炉的使用寿命，相关人员需加大
循环硫化床锅炉的防磨力度，降低锅炉运行的磨损程度，从而提高循环流化床锅
炉的稳定运行。

参考文献
[1]夏云飞.循环流化床锅炉水冷壁磨损机理与防止研究[D].浙江大学，2015.
[2]张令伟.浅谈循环流化床锅炉的磨损和防磨措施[J].科技信息，2013.。