循环流化床锅炉受热面的磨损控制及预防对策.doc

循环流化床锅炉受热面的磨损控制及预防对策工业锅炉2011年1期循环流化床锅炉受热面的磨损控制及预防对策张振保米立志河南金大地化工有限责任公司 河南深河（462400）摘要：循环流化床锅炉的结构，使其燃烧方式与其他锅炉有着木质的差别，在实际运 行中受热而磨损问题非常突出，往往造成停车事故，给企业的生产带来损失，因此认真分 析锅炉受热面磨损的机理并找出切实可行防范措施，可有效减少锅炉的非计划停运次数， 为化工大系统的生产提供可靠的蒸汽和电力关键词：CFB受热面磨损控制预防The circulation fluid bed boiler heating surface attrition controls and prevents countermeasureZhang Zhen-bao mi Li-zhiThe Henan gold earth chemical industry limited liability company Henan Luohc (462400)Abstract: The circulation fluid bed boiler structure, enable its burning way to have the essential difference with other boilers, the heating surface at tri tion question is extremely prominent in the actual movement, often creates the parking accident, brings the 1oss for enterprises production, therefore earnestly analyzes the mechanism which the boiler heating surface wears and discovers the practical and feasible guard measure, but reduces the boiler the non-plan to suspend shipment effectively the number of times, is the chemical large-scale system production provides the reliable steam and the electric power.Key word: CFB Heating surface Attrition Control Prevention1概述河南金大地化工有限责任公司目前拥有合成氨生产能力30 Jj t/a,纯碱生产能力100 Jj t/a,氯化铉生产能力106万t/a,三聚氤胺生产能力10 Jj t/a吨，工业盐生产能力160 万t/a。

循环流化床锅炉产的高压蒸汽供汽轮机发电后，全部进入公司0.4Mpa和3.5Mpa 蒸汽管网，供化工大系统生产需要循环流化床锅炉所需燃料煤主要采用平顶山烟煤和合 成氨造气炉渣平时入炉煤发热值在3200kal/kg,灰分高达55%以上，因此锅炉受热面磨 损问题非常突出，锅炉运行5年来，两台锅炉共发生非计划停炉事故22次，其中由于锅 炉受热而磨损而导致停炉15次，占停炉事故的68. 2%o因此，必须重视循环流化床锅炉受 热面的磨损问题2设备简介金大地化工热电厂使川的是无锡锅炉厂生产的160t/h高温高压锅炉，于2005年底投入 运行锅炉为高温高压，单锅筒横置式，单炉臆，自然循环，全悬吊结构，全钢架n型 布置锅炉运转层以上露天，运转层以下封闭，在运转层8巾标高设置混凝土平台，操作 层5. 8m设置钢平台炉膛采用膜式水冷壁，在炉工业锅炉2011年1期原内上部布置有4组屏式过热器，锅炉中部是蜗壳式绝热旋风分离器，尾部竖井烟道布 置两级四组对流过热器，过热器下方布置二组膜式省煤器及一、二次风各三纠•空气预热 器锅炉设计主要参数：额定蒸发量160 t/h额定蒸汽温度540 C额定蒸汽压力（表压）9. 8 MPa给水温度215 C锅炉排烟温度136 C排污率W2 %空气预热器进风温度20 C锅炉热效率89 %燃料消耗量23. 7 t/h一次热风温度202 C二次热风温度202 C一、二次风量比60： 40循环倍率25〜30锅炉飞灰份额70 %脱硫效率（钙硫摩尔比为2. 5时）N 90 %3受热而磨损机理分析当两个物体接触并有相对运动时，由于力的作用或动量的转移，接触物体产生材料损耗 的现象叫磨损。

循环流化床锅炉受热面的磨损机理与气固两相流的流动模式有关根据磨损机理不同，磨损-•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）冲蚀又有两种基木类型，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-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在实际运行中，循环流化床锅炉 冲蚀是其磨损的主要表现形式锅炉受热面的飞灰磨损，是由于高温烟气携带的飞灰颗粒对受热金属表面产生的冲击和 切削作用造成的飞灰磨损程度取决于烟速、烟量、烟气温度、烟气中的飞灰浓度、飞灰 的含碳量、飞灰颗粒的硬度和强度、飞灰的几何形状、沿烟道截面的速度场与飞灰浓度场 的不均匀程度，以及管束的几何形状和管材的抗磨性等因素。

锅炉受热面金属表面的磨损 量存在以卜关系：T二C n U W3 T工业锅炉2011年1期式中T 管壁金属表面的磨损量，g/m2c 比例常数，代表飞灰颗粒的磨损特性，与锅炉使用的煤种有关；n 飞灰撞击率，与飞灰浓度、飞灰颗粒的直径、烟气流速、分布特性以及管子的直•径有关， 同时与煤的燃烧特性、细度、燃烧方式以及燃烧条件有关3口 烟气中飞灰质量浓度，g/mW 飞灰颗粒的流速；t 运行时间，ho锅炉的飞灰磨损量同烟气速度的3次方成正比关系，因此，烟气流速是磨损的主要因 素对于燃烧高灰分的锅炉，不宜采用过高的烟气流速此外，飞灰浓度越高，对锅炉的 磨损就有越强烈，飞灰中多硬性物质（残炭）、粗大颗粒的棱角会加速对受热血的磨损4防磨的控制和预防锅炉受热面的预防应从运行操作和设备两方面入手运行调整方而对预防磨损是隐性的，而且对运行人员的操作素质和运行理解能力要求都 较高，运行调整预防磨损就是控制烟气的流速、燃煤的灰分，和符合要求的原煤粒度，燃 烧充分，使飞灰残炭量降到最低，减少对过热面的碰撞和冲刷设备方面主要采取一是增强锅炉受热面材料的抗磨性能；二是防止或减少飞灰与受热面 的直接接触根据循环流化床锅炉实际运行情况，其主要磨损部位的区域通常都发生在石下降固体粒 子I门I流的突变区域，这些突变区域包括膜式水冷壁的凸凹区域及焊接缺陷、测量仪器插入 处、及使用耐火材料时水冷壁与耐火材料的交界处、旋风分离器内表面等。

一般来说，循 环流化床锅炉燃烧室管壁、燃烧室下部床层管壁、炉膛角落区域水冷壁、炉膛内部屏式过 热器、旋风分离器进口烟道、吊挂管、包墙管等的磨损比较严重，是应该关注的研究领 域3. 1水冷壁的磨损炉膛四周由管子利扁钢焊成全密封膜式水冷壁，为防止水冷壁的磨损，在炉膛布风板上 部3-4米高度范围的水冷壁向火面焊接销钉，浇注耐高温耐磨浇注料，这个区域称为密相 区密相区是CFB锅炉燃烧的中心，进行煤粒流化、燃烧、物料循环等过程根据多年的循环流化床锅炉运行经验，水冷壁磨损的部位主要在以下几个方面：3.1.1落煤管进曰处水冷壁的磨损由于该处正处于锅炉的密相区，工作条件极为恶 劣，除受到原煤重力的作用外，还要受到风、烟、渣、灰的冲刷，该处的浇注料在恶劣的 工况条件下，最容易造成浇注料失效煤、渣、灰、风、烟直接接触该处水冷壁，造成水 冷壁磨损变薄而导致泄漏的事故在多个电厂都有发生见图1：图1落煤口处的水冷壁磨损情况预防对策：%1 为杜绝该部位水冷壁磨损，一定要重视该处浇注料的质量和施工，可以在该处浇注料 中增加金属纤维工业锅炉2011年1期%1 控制好原煤质量和粒度，最好不使用砰石含量过大的劣质煤1 在该处进行浇注料施工过程中，采用12mm厚度的耐磨耐高温金属板覆盖在浇注料上 方。

耐磨耐高温金属板下部焊有销钉，固定在浇注料内部1 每次停炉，都要对该部位进行详细检查，发现缺陷及时消除3.1.2 CFB锅炉燃烧室下部耐火防磨层与膜式水冷壁交界处水冷壁的磨损其磨损原因 是沿四周水冷壁下落的床料在落到耐火层台阶上，反弹冲击水冷壁，产生塑性变形或裂痕；落到耐火层台阶上的固体颗粒以一•定角度冲刷水冷壁，产生切削磨损在过渡区域内 由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反，因而在局部产生涡 流，不断对水冷壁产生疲劳磨损根据运行经验，该区域水冷壁磨损最严重的部位大多数 发生在锅炉前墙的右角处图2燃烧室耐火防磨层台阶上部水冷壁的磨损预防对策：%1 对燃烧室耐火防磨层台阶上部的膜式水冷壁采用超音速电孤喷涂技术进行喷涂四周 水冷壁喷涂高度一•般为1米，四角水冷壁喷涂高度一般为3米左右（左右各5根）1 在耐火防磨层与膜式水冷壁交界面之上一定距离浇筑耐火防磨梁，或加装导流板，可 以改变粒子沿水冷壁下流的方向，以减轻粒子对交界水冷壁的磨损1 定期测量水冷壁厚度，根据磨损程度进行堆焊或更换管子1 在安装和检修膜式水冷壁的管子对接焊缝在炉内部分必须磨平，防止产生局部磨损3. 2炉膛内屏式过热器的磨损屏式过热器布置在炉膛上部，采用12CrlMoVG的管子，wing-wall结构形式，磨损机理 与炉内水冷壁管的磨损机理相似，主要取决于受热面的具体结构和固体物料的流动特性 等。

由于燃烧室核心区颗粒向上的流动以及外围颗粒沿壁面向下的I口I流作用，布置在燃烧 室内部的屏式过热器下端会受到磨损，同时，在屏式过热器底部弯管的上方有时也会形成 涡流，冲刷该处或底部浇注料，使其脱落后，对屏式过热器管子造成磨损泄漏见图3图3屏式过热器的磨损预防对策：%1 严格施工工艺，重视该处浇注料的质量1 在浇注料施工的同时，还可以在其表面扣上防磨瓦1 控制好一二次风配比1 在屏过底部浇注料上方的管子喷涂50cm高度的耐磨材料1 保持锅炉出曰负压-0. I5KPa左右，风速不超设计值1 在屏式过热器底部浇筑前加长销钉，焊成网状，在底部一次浇筑成型，底部做成圆弧 状丁•业锅炉2011年1期3.3包墙的磨损吊挂挂和包墙管处于锅炉烟气混合室的出曰，同时在此转向，烟气冲刷相当严重，转弯 处飞灰浓度和速度不均，使局部受热面磨损加剧，从设计上讲，主要考虑吊挂管的防磨 —•般锅炉厂家是要求在安装过程中吊挂管上部打浇注料，下部扣防磨瓦的措施来防止对吊 挂管的冲刷但在实际运行过程中，一•公司的160t/h高温高压循环流化床锅炉在投入运 行100天时，左包墙出现爆管，当时结合锅炉厂家，锅炉厂技术人员认为锅炉调整有问。