循环流化床锅炉磨损分析及对策.docx

循环流化床锅炉磨损分析及对策

摘要：随着技术的不断发展，循环流化床由于其适用范围广、热效率比较高、环保性比较强，已经得到了广泛的应用。然而在锅炉运行的过程中，其受热面容易遭到磨损，从而对整个系统的稳定运行产生了严重的影响。本文对受热面磨损的机理进行了深入的研究，并且根据其产生的原因提出了相应的解决措施，从而保证了机组的正常运行。
关键词：循环流化床(CFB);受热面;磨损;对策

0引言
在近几十年来，循环流化床锅炉作为煤清洁燃烧技术得到了迅速的发展[[]邢伟.大型循环流化床锅炉技术发展现状及展望[J].四川电力技术,2008,31(2):51-52.
]。这是一种新型的燃烧技术，其与传统燃烧技术存在着明显的区别，其主要机理如下所示：颗粒在流化的状态下，其与空气中的氧气进行充分地接触，吸收空气中的热量，保证燃料颗粒的完全燃烧。燃烧释放出的热量主要由水冷管吸收，燃烧后烟气通过旋风分离器，将携带的固体颗粒分离出来，这部分颗粒经过物料输送装置再次返回到炉内进行燃烧，分离后的烟气通过引风机进入机组的尾部烟气通道，经过过热器、空气预热器进行一系列的换热，随之经过空气冷却塔排放到大气环境中。由于燃料颗粒始终处于流化的状态，使得其对锅炉的冲刷作用比较严重，从而导致锅炉磨损的发生。
1锅炉运行过程中易磨损区域
1
2
3

图1循环流化床锅炉磨损区域
对于循环流化床而言，机组磨损区域如图1所示，主要包括以下三个区域：1-受热面水冷壁管、2-旋风分离器和3-尾部对流换热面。其中，水冷壁管是锅炉最容易磨损区域[[]由俊坤,王朝伟,王绍辉.循环流化床锅炉磨损问题分析[J].能源研究与信息,2007,23(2):91-95.
]。资料显示，大部分CFB的安全事故主要是由于受热管磨损所造成的[[]卢刚.循环流化床锅炉水冷壁磨损特性研究[J].华北电力大学学报,2005.
]。因此，本文的研究主要针对水冷管的磨损机理进行简单的介绍。
2水冷管易磨损区域
由于水冷管主要安装在炉膛的四周，当燃料在炉膛内燃烧时，其燃烧释放的能量主要由水冷管吸收，从而使其成为磨损最为严重的区域[[]李福友.循环流化床锅炉的磨损分析与对策[J].现代电力,2005,22(1):56-61.
]。通过对CFB水冷管磨损进行深入的研究，我们发现，其磨损情况比较严重的区域主要包括以下几个方面：
(1)水冷管与耐火材料过渡区的磨损。为了提高锅炉的热效率，就需要增加其加热面，循环流化床与传统锅炉水冷管的铺设方式不同，耐火砖主要铺设在炉膛下部区域，使得两者之间存在一段间隔区域，导致烟气的流动发生了变化，从而使得这段区域的水冷管磨损严重。
(3)不规则管壁区域的磨损。在循环流化床实际运行的过程中，会需要设置一些观察口和检测口，使得炉膛形状出现不规则的情况。在这些区域，水冷管的铺设就需要进行特殊设计，从而导致在这些区域拐弯处的磨损情况比较严重。与此同时，在水冷管对接的过程中，需要采取焊接的方式，在焊接位置也会比较容易出现磨损。
3水冷管磨损原因分析
在锅炉实际运行的情况下，磨损问题能否有效解决，关系到机组的正常运行。因此，我们首先需要对其磨损原因进行深入的分析。水冷管磨损过程也是非常复杂的，然而其主要原因主要包括以下几个方面：
(1)燃料颗粒在燃烧的过程中，需要保持流化的状态，颗粒运动速度比较快，其对水冷管的冲击作用比较严重，从而使水冷管受到磨损。
(2)水冷管的铺设具有一定的不规则形，因此导致其受热不是非常的均匀，在长期运行的过程中，其就会面临破管的风险[[]马增益,严建华.循环流化床床内受热面磨损特性的试验研究[J].动力工程,2000,20(3):674-677.
]。
(3)炉膛内沿水冷管下流的燃料颗粒与流化上升的颗粒运动方向不一致，导致局部涡流的产生，从而对管壁产生一定的磨损。
4水冷管磨损影响因素分析
影响水冷管磨损的因素有多种，主要包括燃料的性质、机组运行参数、水冷管的特性等[[]胡昌华.循环流化床锅炉磨损规律[J].四川电力技术,1999,22(6):7-11.
]。
4.1燃料性质的影响
循环流化床能够得到广泛的应用，其主要优点就是燃料的适用范围比较广，因此对于不同燃料，其特性存在着较大的差距。不同燃料对于水冷管的磨损情况是不同的。对于一些磨损性比较强的燃料而言，长期使用这一燃料，就会使得锅炉相关组件的维修周期明显缩短，与此同时，燃料颗粒的形状也会对锅炉的寿命产生较大的影响[[]孙佰仲,姜春坤,王擎.循环流化床锅炉气动防磨技术研究[J].锅炉技术,2014,45(4):27-33.
]。
4.2机组运行参数的影响
对于机组运行参数而言，其影响因素主要包括以下几个方面：
(1)流化风速的影响。如果流化风速过大，就会使得炉膛内的燃料颗粒浓度增大，颗粒的运动速度得到