循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨技術(shù)初探

1、<p>　　循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨技術(shù)初探</p><p>　　[摘 要]在循環(huán)流化床的使用過程中，因為其鍋爐始終處于高溫環(huán)境下，并且承受著固體顆粒的不斷沖刷，往往容易造成鍋爐設(shè)備的磨損，嚴(yán)重時甚至可能造成停爐。因此，有必要加強(qiáng)對循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨技術(shù)的研究和應(yīng)用，從而為采取更有效的防磨措施奠定技術(shù)基礎(chǔ)。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]循環(huán)流化床 鍋爐水冷壁磨損 防磨技

2、術(shù) </p><p>　　中圖分類號：P285 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）40-0031-01 </p><p><b>　　1 引言 </b></p><p>　　循環(huán)流化床（circulating fluidized bed，CFB）具有燃燒效率高、煤種適應(yīng)廣（可燃用煙煤、貧煤、褐煤、無煙煤、煤矸石等各種燃料）

3、、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、使用成本低以及污染排放少等優(yōu)勢，是當(dāng)前國內(nèi)推廣應(yīng)用較廣的一種潔凈燃燒技術(shù)。然而在循環(huán)流化床的使用過程中，因為其鍋爐始終處于高溫環(huán)境下，并且承受著固體顆粒的不斷沖刷，往往容易造成鍋爐設(shè)備的磨損，嚴(yán)重時甚至可能造成停爐。 </p><p>　　為了解決鍋爐設(shè)備的磨損問題，當(dāng)前已采取了一些防磨措施，但經(jīng)過實際運行結(jié)果證明，當(dāng)前所采取的措施并不能完全防治鍋爐設(shè)備的磨損，實際中鍋爐水冷壁管的磨損仍然十分嚴(yán)

4、重，這給循環(huán)流化床鍋爐的推廣應(yīng)用和穩(wěn)定運行造成了不利影響。因此，還有必要加強(qiáng)對循環(huán)流化床鍋爐水冷壁防磨技術(shù)的研究和應(yīng)用，從而為采取更有效的防磨措施奠定技術(shù)基礎(chǔ)。 </p><p>　　2 運行機(jī)理和磨損原因分析 </p><p>　　與其他鍋爐設(shè)備不同，循環(huán)流化床鍋爐（如圖1所示）的物料循環(huán)系統(tǒng)由外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)組成。前者的主要作用是提高鍋爐的燃燒效率、增加物料分離和返料系統(tǒng)，同時還提高了爐

5、膛內(nèi)煙氣中灰的含量；后者主要形成物料內(nèi)循環(huán)，并在很大程度上增加了鍋爐水冷壁的對流換熱。因為內(nèi)循環(huán)中灰粒緊貼著水冷壁流動，因此就會造成對鍋爐水冷壁的嚴(yán)重磨損。 </p><p>　　既然循環(huán)流化床鍋爐的內(nèi)循環(huán)是造成鍋爐水冷壁磨損的主要原因，那么為了分析磨損機(jī)理，就有必要對內(nèi)循環(huán)產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。具體而言，內(nèi)循環(huán)產(chǎn)生的原因可以概括為以下兩點：（1）如果將爐膛看作是一個大的“管道”，那么通過對管道內(nèi)流體的速度分布規(guī)律

6、進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)：煙氣在爐膛內(nèi)的流速表現(xiàn)為中間流速最大、四周流速較小的特點。（2）根據(jù)循環(huán)流化床的實際運行機(jī)理可以知道，爐膛內(nèi)的傳熱方式主要以輻射和對流為主，但因為水冷壁會對流吸熱，從而就會造成爐膛內(nèi)的煙氣溫度分布不均，一般靠近水冷壁的煙氣溫度會明顯低于爐膛中心區(qū)的煙氣溫度，而煙氣的溫度差會導(dǎo)致比重差，進(jìn)而最終造成貼近水冷壁區(qū)域的煙流向下流動。因為原因（1）和原因（2）的共同作用，所以在循環(huán)流化床的鍋爐爐膛內(nèi)，貼近水冷壁的煙氣會向下運行

7、，而爐膛內(nèi)中心區(qū)域的煙氣則會攜帶著灰粒向上運動，也就是說攜帶灰粒的煙氣會向著爐壁方向聚集并隨著煙氣一起貼著水冷壁向下運動，又由于貼近水冷壁的灰流向下運動時會不斷有新的灰粒加入，從而造成煙氣中的灰粒含量不斷上升、下降速度也不斷加快，從而加強(qiáng)了鍋爐水冷壁的磨損。 </p><p>　　通過以上分析可知，循環(huán)流化床鍋爐的內(nèi)循環(huán)是造成鍋爐冷水壁磨損的主要原因，但這些磨損的具體表現(xiàn)形式卻不一致。在實際工作中，因為煙氣攜帶著

8、灰粒向下運動時會遭受阻力，而阻力的作用會使煙氣流的方向發(fā)生改變，這種長期因灰流沖刷而造成的磨損稱為沖刷磨損，例如防磨施工邊界產(chǎn)生的磨損及局部區(qū)域打磨不光滑產(chǎn)生的磨損。此外，煙氣流在平行于受熱方向運動時也會高速沖刷管子，進(jìn)而對管子產(chǎn)生剝削作用，這會使得管子壁的厚度逐漸變薄，具體表現(xiàn)為對受熱面管子產(chǎn)生普遍磨損，這種普遍磨損則稱為切削磨損。在磨損發(fā)生的過程中，煙氣中攜帶的灰粒濃度越高，煙速就越快，磨損量也就越大，具體則表現(xiàn)為爐膛密相區(qū)沖刷磨損

9、和切削磨損均高于稀相區(qū)。 </p><p>　　3 投產(chǎn)前及運行中可行的防磨措施 </p><p>　　首先，要確保鍋爐水冷壁的密相區(qū)設(shè)計合理，因為密相區(qū)的磨損通常都較大，如果不對其進(jìn)行合理設(shè)計，則難以對鍋爐水冷壁的磨損進(jìn)行有效地防治。在實際工作，國內(nèi)的鍋爐生產(chǎn)廠家在設(shè)計水冷壁時都在一定程度上采用了防磨設(shè)計，如“讓管設(shè)計”、設(shè)置“衛(wèi)燃帶”等。此外，需求方在下單訂貨前一定要與鍋爐生產(chǎn)廠家進(jìn)行

10、充分的溝通，根據(jù)實際使用條件共同對水冷壁的防磨設(shè)計進(jìn)行合理性論證，以便于后續(xù)的安裝施工工作的進(jìn)行。 </p><p>　　其次，在水冷壁施工安裝結(jié)束后，還必須對其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的驗收。事實上，無論防磨設(shè)計做地多到位，如果安裝施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，則最終也難以確保防磨成效。 </p><p>　　第三，雖然循環(huán)流化床具有煤種適應(yīng)廣的特點，但不同煤種造成的磨損程度也存在差異，例如使用矸石量多或破碎性差

11、的燃煤往往就伴隨著較大的磨損量。在實際工作中，選擇優(yōu)質(zhì)燃煤和優(yōu)良的破碎系統(tǒng)，往往是降低鍋爐水冷壁磨損的有效途徑之一。 </p><p>　　最后，確保鍋爐設(shè)備始終處于一個比較良好的運行狀態(tài)上，也是防止水冷壁磨損的有效措施之一。如根據(jù)各級負(fù)荷、煤質(zhì)等參數(shù)的變化不斷調(diào)整風(fēng)煤配比、合理布置一、二次風(fēng)量；在確保流化的前提下，略降低一次風(fēng)量，嘗試加大二次風(fēng)量，以控制降低顆粒團(tuán)攜帶速度，降低密相區(qū)水冷壁磨損速度。實際中，因為

12、不同企業(yè)的每臺鍋爐面臨的核心任務(wù)可能存在較大差異，所以為了確保鍋爐的運行良好，所關(guān)注調(diào)節(jié)的參數(shù)可能也會差距很大，而這需要在運行中對磨損因素進(jìn)行兼顧控制。 </p><p>　　4 典型防磨技術(shù)的應(yīng)用 </p><p>　　1.超音速電弧防磨涂層噴涂技術(shù) </p><p>　　這種方法以高溫電弧為熱源，將熔化了的特殊金屬絲材用高速氣流霧化，并噴射到事先噴砂并有一定粗糙

13、度的水冷壁表面形成涂層。特殊金屬絲材中含有鎳、鉻、鈦等微量元素，其中所含的鎳元素具有良好的延展性，可以確保涂層不會因為熱膨脹而發(fā)生開裂和剝落。電弧噴涂具有噴涂速度高、涂層化學(xué)成分和硬質(zhì)相含量易調(diào)整、沉積效率高的特點，適宜于現(xiàn)場的大面積耐磨耐腐蝕部件施工，但這種方法的施工質(zhì)量較難控制，尤其是對于水冷壁四角，因為噴槍無法精確施工的原因，比較容易引發(fā)質(zhì)量問題。 </p><p>　　2.安裝水冷壁防磨梁技術(shù) </

14、p><p>　　在循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)部，特別是密相區(qū)，磨損量與煙速大小關(guān)系比較密切，爐膛豎直高度越高，密相區(qū)煙速越大，磨損也就快，此時可通過在密相區(qū)水冷壁四周加設(shè)耐磨可塑料梁的方案來降低物料團(tuán)沿水冷壁的向下回流速度，進(jìn)而達(dá)到防治磨損的目的。 </p><p>　　3.水冷壁表面熔敷焊接防磨技術(shù) </p><p>　　這種技術(shù)是利用熔敷熱源將具有一定性能的材料熔敷在基體

15、表面上，以形成冶金結(jié)合的一種工藝方法。熔敷作用是在焊件表面獲得耐磨、耐熱、耐腐蝕等特殊性能的熔敷金屬層，以達(dá)到防治磨損的目的。這種技術(shù)的優(yōu)點是可以根據(jù)需求對熔敷金屬層的厚度進(jìn)行控制，以實現(xiàn)長久耐磨的效果。 </p><p><b>　　5 結(jié)束語 </b></p><p>　　在實際工作中，沒有絕對完美的防磨技術(shù)，只有在運行和維護(hù)過程中注意防范各種缺陷，才能確保鍋爐水

16、冷壁防磨技術(shù)措施的作用得到真正有效的發(fā)揮。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 劉國昌，張紅梅.循環(huán)流化床鍋爐的磨損問題探討[J].黑龍江科技信息，2014，（22）：3 </p><p>　　[2] 顧潔，宋振廷.循環(huán)流化床鍋爐水冷壁減薄原因分析[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2015，（3）：12-13 &l

17、t;/p><p>　　[3] 包云鵬.循環(huán)流化床鍋爐受熱面易磨損部位探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，（7）：60 </p><p>　　[4] 劉璞，席凈.某小型循環(huán)流化床鍋爐水冷壁管磨損泄漏分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，（17）：76 </p><p><b>　　作者簡介 </b></p><p>　　古