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?yàn)槠溴仩t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(shí)甚至可能造成停爐。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)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(hào)：P285 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(shì)，是當(dāng)前國(guó)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?yàn)槠溴仩t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(shí)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(shí)際運(yùn)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(shí)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(yùn)行造成了不利影響。因此，還有必要加強(qiáng)對(duì)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(yùn)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(shí)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(duì)流換熱。因?yàn)閮?nèi)循環(huán)中灰粒緊貼著水冷壁流動(dòng)，因此就會(huì)造成對(duì)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(duì)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(diǎn)：（1）如果將爐膛看作是一個(gè)大的“管道”，那么通過對(duì)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(diǎn)。（2）根據(jù)循環(huán)流化床的實(shí)際運(yùn)行機(jī)理可以知道，爐膛內(nèi)的傳熱方式主要以輻射和對(duì)流為主，但因?yàn)樗浔跁?huì)對(duì)流吸熱，從而就會(huì)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(huì)明顯低于爐膛中心區(qū)的煙氣溫度，而煙氣的溫度差會(huì)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(dòng)。因?yàn)樵颍?）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(huì)向下運(yùn)行

7、，而爐膛內(nèi)中心區(qū)域的煙氣則會(huì)攜帶著灰粒向上運(yùn)動(dòng)，也就是說攜帶灰粒的煙氣會(huì)向著爐壁方向聚集并隨著煙氣一起貼著水冷壁向下運(yùn)動(dòng)，又由于貼近水冷壁的灰流向下運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)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(shí)際工作中，因?yàn)闊煔鈹y帶著

8、灰粒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)遭受阻力，而阻力的作用會(huì)使煙氣流的方向發(fā)生改變，這種長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)時(shí)也會(huì)高速?zèng)_刷管子，進(jìn)而對(duì)管子產(chǎn)生剝削作用，這會(huì)使得管子壁的厚度逐漸變薄，具體表現(xiàn)為對(duì)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(yùn)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(jì)合理，因?yàn)槊芟鄥^(qū)的磨損通常都較大，如果不對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，則難以對(duì)鍋爐水冷壁的磨損進(jìn)行有效地防治。在實(shí)際工作，國(guó)內(nèi)的鍋爐生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)水冷壁時(shí)都在一定程度上采用了防磨設(shè)計(jì)，如“讓管設(shè)計(jì)”、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(shí)際使用條件共同對(duì)水冷壁的防磨設(shè)計(jì)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(duì)其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)收。事實(shí)上，無論防磨設(shè)計(jì)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(diǎn)，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(shí)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(gè)比較良好的運(yùn)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(jí)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(shí)際中，因?yàn)?/p>

12、不同企業(yè)的每臺(tái)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(yùn)行良好，所關(guān)注調(diào)節(jié)的參數(shù)可能也會(huì)差距很大，而這需要在運(yùn)行中對(duì)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(huì)因?yàn)闊崤蛎浂l(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(diǎn)，適宜于現(xiàn)場(chǎng)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(duì)于水冷壁四角，因?yàn)閲姌専o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(shí)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(diǎn)是可以根據(jù)需求對(duì)熔敷金屬層的厚度進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久耐磨的效果。 </p><p><b>　　5 結(jié)束語 </b></p><p>　　在實(shí)際工作中，沒有絕對(duì)完美的防磨技術(shù)，只有在運(yùn)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(guó)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(chǎng)，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(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，（17）：76 </p><p><b>　　作者簡(jiǎn)介 </b></p><p>　　古