淺談循環(huán)流化床鍋爐運行調(diào)整及磨損治理

淺談循環(huán)流化床鍋爐運行調(diào)整及磨損治理

循環(huán)流化床鍋爐這個新產(chǎn)品，自上世紀(jì)80年代后期投放市場運行以來，就以其獨特的燃燒效率高、煤種適應(yīng)性能廣、運行調(diào)整簡單、維護(hù)修理方便、負(fù)荷調(diào)整范圍寬，以及環(huán)保效益好、摻燒石灰石后爐內(nèi)脫硫效率高、灰、渣活性好、綜合利用途徑廣、低溫燃燒爐內(nèi)具有一定的自脫硫功能等優(yōu)點被人們所信賴。經(jīng)過十多年的運行實踐檢驗，充分證實了循環(huán)流化床鍋爐不但是一種環(huán)保、節(jié)能的綜合型爐，而且也是一種替代老式的鏈條爐、旋風(fēng)爐、沸騰爐、煤粉爐型的新爐型。    一、經(jīng)濟運行的調(diào)整

任何一臺設(shè)備、一種產(chǎn)品投放社會和市場以后，都要接受生產(chǎn)實踐的檢驗，都要逐漸被使用他的人去認(rèn)識，從而確定他的先進(jìn)與落后。循環(huán)流化床鍋爐也是一種設(shè)備和產(chǎn)品，它的運行好壞主要檢驗其安全性和經(jīng)濟性，以及社會的綜合效益性和對環(huán)境的保護(hù)性；其后在檢驗它的穩(wěn)定性，實用性和人們操作、使用它的難易性以及對本企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益的好壞性。 鍋爐既是一種蒸發(fā)設(shè)備，又是一種燃燒設(shè)備。就其燃料在爐內(nèi)的燃燒本身來講它是一種非常復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，怎么搞好這種化學(xué)反應(yīng)即：完全燃燒。不但是設(shè)計、制造、安裝、監(jiān)察檢驗、調(diào)試、監(jiān)理等單位的責(zé)任，而且也是使用單位的責(zé)任。無論從哪一方面講，誰都不能也不可能將燃料中的炭原子、氫原子、可燃硫原子和空氣中的氧原子進(jìn)行100%的化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化碳分子、水蒸汽分子以及二氧化硫分子。就運行調(diào)整而言，在現(xiàn)有的設(shè)備基礎(chǔ)上通過精心調(diào)整，選出較合適的運行工況，

循環(huán)流化床鍋爐采用的是低溫燃燒新技術(shù)，這在燃燒領(lǐng)域確是一個重大創(chuàng)舉。因為任何的化學(xué)反應(yīng)，溫度都是反應(yīng)過程中的催化劑，溫度越高、反應(yīng)的速度就越快、越劇烈、越完全、越徹底、需要燃燼的時間就越短。而循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)燃燒溫度，要比普通的煤粉爐、老式的鏈條爐、趨于淘汰的沸騰爐、運行成本昂貴的燃油爐、系統(tǒng)復(fù)雜的旋風(fēng)爐低許多，那么反應(yīng)的速度從理論上講就要緩慢很多，而完全燃燒需要的時間就要長一些。所以說怎么在這個較低的溫度場里，能獲得一個較高的燃燒效率，是循環(huán)流化床鍋爐的獨特優(yōu)點，也是這種新式爐型較其它任何老式鍋爐的最大優(yōu)越之處。

循環(huán)流化床鍋爐剛?cè)霠t的煤和其他爐型一樣，都是先預(yù)熱后再蒸發(fā)水分，而后析出揮發(fā)份馬上在密相區(qū)進(jìn)行燃燒，較小顆粒的煤被強烈的流化后送到了稀相區(qū)繼續(xù)燃燒。而且在一次的循環(huán)中燃燒不燼，可在下一個循環(huán)中繼續(xù)進(jìn)行燃燒，這樣燃料和循環(huán)物料在爐內(nèi)往復(fù)循環(huán)多次，直到將燃料中的可燃物燃燼為止。追其根本原因就是在整個的循環(huán)過程中，由于爐內(nèi)的溫度場變化不大，有利于可燃物充分燃燼。所以說該爐型的燃燒效率可達(dá)98%以上，是經(jīng)過實踐檢驗和多次熱力試驗測試數(shù)據(jù)證實的。司爐人員在運行調(diào)試中，只需將一、二次風(fēng)量，給煤量、床溫和循環(huán)物料濃度控制在合適的范圍內(nèi)就可以。根據(jù)幾年來的運行經(jīng)驗和理論依據(jù)，一、二風(fēng)量比為6：4或7；3較為合適，如5：5分成可能密相區(qū)的溫度要高一些，主要取決于煤種和總風(fēng)量，以實現(xiàn)安全、經(jīng)濟運行。在50%以下負(fù)荷時可停止二次風(fēng)機運行，以節(jié)省廠用電量。為了減少排煙損失q2的份額，煙氣中含氧量應(yīng)控制在4.0~5.5%之間，料層差壓控制在10000Pa左右，爐膛壓差控制在800~1500Pa之間較為合適，這時的鍋爐效率也較高，負(fù)荷也容易帶，飛灰可燃物也較低，各種參數(shù)也較正常，這時的循環(huán)倍率也能和設(shè)計數(shù)值相吻合。相反，除負(fù)荷帶不上以外，各處的溫度也較高，除給安全運行帶來危害外，也給爐內(nèi)脫硫帶來諸多困難。所以說，循環(huán)流化床鍋爐是否能帶上較高的負(fù)荷和控制合適的床溫，主要看循環(huán)倍率是否合適。循環(huán)倍率再說穿了就是爐內(nèi)的循環(huán)物料濃度是否合適，循環(huán)物料不能順利的返回爐內(nèi)或分離系統(tǒng)的效率不能滿足要求，想讓循環(huán)流化床鍋爐帶滿負(fù)荷那是不可能的事。正常情況下千萬不要放返料器內(nèi)的灰。因為爐內(nèi)就是靠這些返料灰去建立循環(huán)物料濃度、降低密相區(qū)溫度和得到合適的循環(huán)倍率的，以及將熱量帶到爐膛空間傳給水冷壁及其他受熱面的。

以濟南鍋爐廠設(shè)計生產(chǎn)的YG75/5.29—M型次高壓、次高溫循環(huán)流化床鍋爐為例，布風(fēng)板上的密相區(qū)均是一個矩形，所以二次風(fēng)出口的風(fēng)速就不一樣，左、右側(cè)墻二次風(fēng)應(yīng)略高些，但兩側(cè)數(shù)值必須相等；前、后墻可略低些，數(shù)值也必須相等；以確保火焰能在爐膛中心相聚后向上流動。如兩側(cè)數(shù)值相差較大，勢必造成二次風(fēng)剛性不同火焰中心偏移，從而造成兩側(cè)物料濃度偏差較大，極易造成磨損不均。根據(jù)爐膛的幾何尺寸和冷態(tài)空氣動力場試驗，左、右兩側(cè)墻的二次風(fēng)出口速度調(diào)整至40~70米/秒，前、后兩側(cè)墻二次風(fēng)出口風(fēng)速調(diào)整至30~40米/秒時較為適宜。關(guān)于四面墻二次出口風(fēng)速調(diào)至多少合適，主要看流化床矩形面積的長寬比。這時從飄帶的顯示強弱觀察，風(fēng)都聚到了爐膛中心，再將這種配風(fēng)工況模擬到熱態(tài)運行上，火焰中心就不會造成偏移，更不會造成兩側(cè)氣、固兩種物質(zhì)濃度不均、顆粒度不均而產(chǎn)生磨損不均的現(xiàn)象。

循環(huán)流化床鍋爐運行調(diào)整雖十分簡單，但怎么樣能調(diào)整好，以達(dá)到最安全、最經(jīng)濟和穩(wěn)定的工況卻不十分容易。安全和經(jīng)濟有時是有矛盾的，我們一定要充分認(rèn)識這種矛盾，決不能回避這種矛盾，只有認(rèn)識了，才能去解決，只有解決了，才能更安全。有時可能注重了經(jīng)濟、但可能影響了安全，而有時保證了安全可又影響了經(jīng)濟。運行人員的職責(zé)和中心任務(wù)，就是怎么能做到精心調(diào)整和處理好這一對矛盾；就是在確保安全的情況下確保鍋爐在最經(jīng)濟的工況下運行，讓煤中的可燃元素在爐內(nèi)的燃燒反應(yīng)過程中與空氣中的氧元素有一個最佳的混合和配比、使其最充分的燃燒；就是根據(jù)蒸汽壓力、溫度、負(fù)荷、爐膛溫度、媒質(zhì)情況、循環(huán)物料濃度、料層壓差和循環(huán)返料灰溫度等工況調(diào)整一、二次風(fēng)比例和送、引風(fēng)量。根據(jù)以前已投運的循環(huán)流化床鍋爐連續(xù)放渣的單位不多，如果能實現(xiàn)連續(xù)放渣，鍋爐的運行調(diào)整就簡單了許多。而定期放渣就出現(xiàn)了一個料層壓差隨時間的變化而變化的情況，時間和壓差就出現(xiàn)了一個函數(shù)關(guān)系。隨著時間的推移，料層變厚阻力增大，料層壓差逐漸變大在其余參數(shù)均不變的情況下，而這時送風(fēng)量下降，送風(fēng)機壓頭上漲，爐內(nèi)流化和物料循環(huán)都向著減弱的方向發(fā)展。運行人員就應(yīng)根據(jù)參數(shù)變化情況適當(dāng)調(diào)整送、引風(fēng)量，從而保證燃燒正常、負(fù)荷穩(wěn)定。當(dāng)料層達(dá)到一定厚度或到了規(guī)定的放渣數(shù)值進(jìn)行放渣，這時大量的底料被排往爐外、料層壓差就變小，送風(fēng)機壓頭下降，送風(fēng)量上升，這時的流化和循環(huán)都向著較強的方向發(fā)展，這時運行人員就應(yīng)適當(dāng)調(diào)整送、引風(fēng)量，確保過?？諝庀禂?shù)變化不大。在平時的運行中經(jīng)常出現(xiàn)放完底料，就發(fā)現(xiàn)旋風(fēng)返料器堵灰的事故。主要原因是送、引風(fēng)機工況有了較大變化，而旋風(fēng)分離器下面的“U”型返料器進(jìn)風(fēng)又來自一次風(fēng)系統(tǒng)（有返料風(fēng)機的系統(tǒng)除外），當(dāng)系統(tǒng)風(fēng)壓下降，而進(jìn)返料器的風(fēng)量、風(fēng)壓都下降。當(dāng)料層壓差下降，阻力下降，送風(fēng)量必然上漲，循環(huán)倍率增加，這時給返料器又增加了新的負(fù)擔(dān)，無疑是對“U”型返料器雪上加霜。在運行中當(dāng)出力達(dá)到極限工況時，定期放底料堵返料器是經(jīng)多次實踐檢驗證實的，而且在這種系統(tǒng)中經(jīng)理論分析也是符合道理的。所以在運行中當(dāng)負(fù)荷和循環(huán)物料濃度較高時、循環(huán)倍率較大時應(yīng)先放一些物料再放渣是比較安全可靠的。而且應(yīng)在放渣的過程中或放渣后從新調(diào)整送風(fēng)量就能避免“U”型返料器堵灰，就能減少次類事故發(fā)生，從而確保安全運行。而采取連續(xù)放渣，由于料層壓差、循環(huán)倍率、送、引風(fēng)量等參數(shù)變化不大，就能避免由于在定期放渣過程中、和放渣后產(chǎn)生堵返料器的事故，所以提倡連續(xù)放渣的意義深遠(yuǎn)。?循環(huán)流化床鍋爐負(fù)荷的調(diào)整，在某種意義上講就是循環(huán)物料的調(diào)整。點火后剛投入運行的爐子，在很長一段時間內(nèi)是很難能帶滿負(fù)荷的。追其根本原因，就是由于料層比較薄、循環(huán)物料比較少，循環(huán)倍率比較低，物料循環(huán)沒有建立起來所致。當(dāng)循環(huán)物料達(dá)到一定的濃度，循環(huán)已經(jīng)形成了一定的倍率，負(fù)荷就很容易提高。實踐證明循環(huán)物料顆粒越小、循環(huán)倍率越大，燃燒效率越高、灰渣中的可燃物就越少，帶負(fù)荷越容易，爐子運行越經(jīng)濟，反之就越差。所以說在運行中應(yīng)保證合適的入爐煤粒度，且有一定的級配比（較理想的級配比是：1mm以下占40%、1—3mm的占25%、3—5mm的占20%、5—8mm的占10%、8—13mm的占5%較好）。在條件允許的情況下，燃用一些可磨性系數(shù)較大或成灰性較好的煤重，對循環(huán)流化床鍋爐安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定、滿負(fù)荷運行是有好處的。入爐煤偏大且不均勻（級配比又不好）、原煤可磨性系數(shù)又較小，煤的成灰性又很差，不但造成床面壓力大，還會帶來流化不好，排渣可燃物上升，循環(huán)倍率下降，強化送風(fēng)易造成燃燒效率下降，鍋爐效率也隨之下降，磨損量也會迅速增加，安全運行遭到嚴(yán)重威脅。所以說煤的粒度，一、二次風(fēng)比例、送、引風(fēng)量、煤的粒度級配比、原煤的可磨性系數(shù)、循環(huán)倍率、爐內(nèi)氣、固兩種物質(zhì)運行的速度、煙氣中含氧量，爐內(nèi)溫度等參數(shù)除按設(shè)計外，還應(yīng)經(jīng)冷態(tài)、熱態(tài)試驗得出每個工況最佳數(shù)值，再去指導(dǎo)運行是最合適且最安全的。正常運行中應(yīng)杜絕盲目、紊亂、頻繁的運行調(diào)整。

二、運行中的磨損機理

循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)過十幾年的運行實踐證明，凡是從事該爐型不論是工程技術(shù)人員，還是管理人員、維護(hù)保養(yǎng)、運行操作人員都有過一段艱難史，都受過由于經(jīng)驗少，調(diào)整不當(dāng)出過一些事故，都有過一籌莫展的時候，特別是在防磨問題上都覺得有勁使不上。循環(huán)流化床鍋爐的水冷壁系統(tǒng)磨損確實是老式的鏈條爐、煤粉爐、旋風(fēng)爐燃油爐的幾倍、幾十倍，甚至上百倍。所以曾有一段時間，人們一提起磨損就有一種談虎色變的心理，就有一種唉聲嘆氣的感覺。從循環(huán)流化床鍋爐的運行原理和防磨機理分析，防磨工作是一個長期的、耐心細(xì)致的、兢兢業(yè)業(yè)的工作，而不是一個一朝一夕的工作，更不是一個一勞永逸的工作。要想知道梨子是什么滋味，就必須親口去嘗一嘗，要想治理磨損，就必須首先去研究磨損的機理和產(chǎn)生磨損的原因。經(jīng)常根據(jù)運行中出現(xiàn)的新情況，磨損后出現(xiàn)的新問題，從磨損機理上分析并找出磨損的根源，而后再去研究措施，討論、制定方案進(jìn)行徹底根治是唯一的方法。如草率行事不進(jìn)行磨損機理的研究，不去深入分析磨損原因，不做細(xì)致考察，而任意采取一種防磨措施，有時是不盡得當(dāng)?shù)?，收效就更談不上了，甚至有時起到了畫蛇添足多此一舉的作用。更為嚴(yán)重的是如果采取的防磨辦法、防磨措施不妥當(dāng)，還回加劇該處磨損，往往是事與愿違，最終發(fā)生了一次次漏泄事故后，再去重新研究方案進(jìn)行治理，結(jié)果是多交了一次次學(xué)費。有許多時候真是通中思痛，追其根本原因就是馬虎草率所致，就是對循環(huán)流化床鍋爐的特性以及產(chǎn)生磨損的機理不去研究和探討，不去研究事物內(nèi)部規(guī)律，說輕了是對工作的不負(fù)責(zé)任，說重了是對防磨技術(shù)不懂，拿著企業(yè)效益、員工的利益當(dāng)兒戲的具體表現(xiàn)。 循環(huán)流化床鍋爐的燃燒采用的是低溫循環(huán)燃燒，它的燃燒效率之高主要是靠多次的大循環(huán)和爐內(nèi)成千上萬個小循環(huán)來實現(xiàn)的。我們可以將爐膛沿高度切成若干個截面，由于高度的不一樣，在各個截面上的載熱體濃度和載熱體物料的直徑也不一樣?？梢缘贸鲆粋€結(jié)論：物料的濃度和物料粒子直徑是與高度呈反比例變化的。在布風(fēng)板上的風(fēng)帽出口處風(fēng)速很高，可達(dá)35~45m/s，甚至更高。運行中的物料和剛?cè)霠t的0~13mm及有一定級配比的原煤立即被流化，并在爐膛中心向上運動。經(jīng)分析可知，凡是向上運動的物料粒子，不論其直徑大小，都同時受著三個方向的作用力：即離子本身的重力，煙風(fēng)流動對粒子向上的推力和粒子與粒子之間在運動時的摩擦力。當(dāng)粒子本身的重力和粒子之間的摩擦力之和，大于煙風(fēng)流動對粒子向上的推動力時該粒子就會向下降或向煙風(fēng)推動力較小的四周票移。從中心向四周票移的粒子在本身重力的作用下，沿著水冷壁管外表面向下滑動（有許多資料介紹向下流動的物料叫貼壁灰），在向下滑動的過程中磨損也就開始了。經(jīng)研究和實踐證明，物料對管子的磨損量的大小是與物了的濃度、爐膛內(nèi)壓力、物料的粒子直徑、物料運動速度的三次方等因素成正比，而與燃用煤種的可磨性系數(shù)成反比。

我們知道沿爐膛高度的任一個截面，其粒子直徑和單位容積內(nèi)物料質(zhì)量均不相等。若取任一截面進(jìn)行分析，當(dāng)物料粒子的重力和摩擦力之和大于或等于煙風(fēng)向上的推力時，粒子就會下降或停止運動，并向四周飄移后沿水冷壁管外壁和鰭片下滑。所以說沿高度向下滑動的物料越往下越多，在重力加速度的作用下，越往下滑動的速度越快，越往下物料直徑越大，越往下爐內(nèi)壓力越高，所以越靠近密相區(qū)磨損就越嚴(yán)重，這是一個不爭的事實。根據(jù)濟南鍋爐廠設(shè)計生產(chǎn)的高溫、高壓，還是次高溫、次高壓外置式高溫分離的循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計的循環(huán)倍率計算，在循環(huán)的物料中約有5～8%左右是新入爐的煤，在密相區(qū)的底料中視煤種的特性而定，如入爐煤矸石較多，熱值較低，粒度又較大，這時底料中含煤量就較多，無論怎么講90%以上均是循環(huán)物料和已燃燼的原煤。在爐內(nèi)的整個燃燒過程中，入爐煤在燃燒后放出自己本身熱量，首先建立密相燃燒場的溫度而后再傳給爐內(nèi)的循環(huán)物料，最后由循環(huán)物料將熱量傳給水冷壁和各受熱面及維持物料循環(huán)途中的空間溫度。較大顆粒的燃料在循環(huán)中燃燒了自己，使原來的顆粒變小或全部變成了細(xì)灰，參加多次的循環(huán)后被排往大氣，較大顆粒的物料繼續(xù)參加流化循環(huán)，最后從放渣管被排往管外，爐內(nèi)的氣、固兩種物質(zhì)每時每刻總是這樣周而復(fù)始的進(jìn)行著。所以說燃用一些熱值較高的煤，且成灰性又較好，顆粒度比較均勻且級配比又比較合適，循環(huán)倍率和爐內(nèi)流速又接近設(shè)計值，這是的磨損就較輕。相反經(jīng)常燃用成灰性不好，可磨性系數(shù)又較小，煤矸石較多，顆粒有較大，級配比也不合適，相應(yīng)對受熱面磨損就較重，就會經(jīng)常發(fā)生由于磨損造成爆管漏瀉事故。所以說燃用的煤質(zhì)好壞和運行調(diào)整的是否得當(dāng)，對鍋爐的安全經(jīng)濟運行至觀主要。雖然循環(huán)流化床鍋爐有燃用劣質(zhì)煤的特性，但是經(jīng)常燃用一些揮發(fā)份較高、成灰性較好、顆粒度較合適、可磨性系數(shù)較大的煙煤，磨損就會減緩、事故率也會下降許多，這是一個不爭的事實。?運行中的調(diào)整對產(chǎn)生磨損也至關(guān)重要。我們知道磨損量是于物料運動速度的三次方成正比例關(guān)系（甚至更高次方成正比例關(guān)系），若在其他因素變化不大的情況下氣、固兩種物質(zhì)的運動速度是產(chǎn)生磨損的關(guān)鍵所在。循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)濟運行和帶較高負(fù)荷不是靠多送風(fēng)和多加煤提高床溫來實現(xiàn)的，而主要是靠調(diào)整循環(huán)物料濃度，確保循環(huán)倍率，保持合適的爐膛溫度來實現(xiàn)的。所以我總結(jié)出一條經(jīng)驗：運行人員怎么能將循環(huán)物料調(diào)整好，爐膛壓差保持高些，讓循環(huán)物料按著人的意愿去循環(huán)，是搞好循環(huán)流化床安全、經(jīng)濟運行的關(guān)鍵所在。爐膛溫度偏高易產(chǎn)生結(jié)焦不安全，送風(fēng)量偏大爐膛溫度雖有下降可又不經(jīng)濟，而且送風(fēng)量偏大、流化速度必然加快，磨損就很嚴(yán)重。爐膛溫度最高不應(yīng)超過t1溫度減去100---150度，這是比較安全的溫度，過?？諝庀禂?shù)保持在1.2---1.25是比較經(jīng)濟的數(shù)據(jù)。嚴(yán)格控制運行參數(shù)在合理的范圍內(nèi)，是當(dāng)班操作人員的責(zé)任，也是衡量一個司爐人員操作水平、技術(shù)素質(zhì)高低，責(zé)任心的主要標(biāo)準(zhǔn)。

嚴(yán)格控制多余的送風(fēng)量入爐，維持合理的過剩氧量，不僅是一個降低風(fēng)速、減少磨損的單一問題，也是一個確保安全經(jīng)濟運行、節(jié)約能源的問題。鍋爐在運行中排煙熱損失占總損失的70%以上，而構(gòu)成排煙損失的主要因素：一是排煙溫度，二是排煙體積。因此，合理調(diào)整一、二次風(fēng)比例和送、引風(fēng)量，減少排煙體積，有效地降低各處的煙、風(fēng)速度，是運行中必須高度關(guān)注的。所以我們必須清醒地認(rèn)識到，較多的送風(fēng)量不但提高了煙、風(fēng)速度，而且還大大地加劇各處的磨損，降低鍋爐的效率，浪費廠用電量，經(jīng)常還會發(fā)生由于磨損漏泄的停爐事故。所以說，運行中送風(fēng)量的多少，應(yīng)以合適的過?？諝庀禂?shù)為標(biāo)準(zhǔn)，以確保安全生產(chǎn)為原則，以提高鍋爐的經(jīng)濟運行為核心，以為企業(yè)多創(chuàng)效益為目的，以節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境為出發(fā)點。

我們經(jīng)過對循環(huán)流化床鍋爐的運行和磨損分析得知，爐膛內(nèi)氣、固兩種物質(zhì)的運動是錯綜復(fù)雜的，是由兩個大循環(huán)和爐內(nèi)成千上萬個小循環(huán)來構(gòu)成的。對水冷壁系統(tǒng)中產(chǎn)生的磨損，就是運動的物料粒子對管子表面滑動沖刷所造成的。關(guān)于產(chǎn)生磨損的輕重，可以用一句話來概括：就是氣、固兩種物質(zhì)的運動方向與水冷壁管中心線互相平行時，這時產(chǎn)生的磨損量小且均勻，我們稱這種磨損叫均勻磨損而均勻磨損對爐子的安全運行影響不大，每年約幾絲或十幾絲；一旦氣、固兩種物質(zhì)的運動方向與水冷壁管中心線產(chǎn)生了不平行，這時就形成了一個的夾角，哪怕這個夾角非常小，這是的磨損就比較嚴(yán)重，夾角越大、磨損越重，從0.1度開始，到90度最大，我們稱這種磨損叫局部磨損。局部磨損速度之快、危害之大是目前任何一種爐型都無法比擬的。我們用局部磨損嚴(yán)重是循環(huán)流化床鍋爐的運行“專利”來形容一點也不過分。所以說循環(huán)流化床鍋爐只要運行就會有磨損，這是一個不爭的事實。對于兩種磨損，特別是局部磨損必須給以高度的重視和采取一些必要的、正確的防磨治理措施其意義十分重大，也是防磨工作中的重中之重，更是搞好循環(huán)流化床鍋爐安全經(jīng)濟運行最主要的問題所在。不將爐子的局部磨損機理分析好、治理好，不在局部磨損上下工夫，只講確保鍋爐的安全經(jīng)濟運行那是一句空話，是自我安慰、自欺欺人、自我解脫的騙人之談。

循環(huán)流化床鍋爐分離器的效率高低，不但對爐內(nèi)的循環(huán)物料濃度有關(guān)，而且與循環(huán)倍率、爐渣及飛灰可燃物、爐膛溫度、帶負(fù)荷和整個的經(jīng)濟運行有關(guān)系。更與尾部受熱面的磨損有關(guān)系，因為分離器效率低帶走的物料直徑就大，從磨損的關(guān)系式中得知，磨損量與物料直徑成正比。尾部受熱面的布置都與煙氣流動的方向成90度夾角。從磨損的機理分析氣、固兩種物質(zhì)的運動方向一旦成了夾角，從0.1度開始，到90度最大。恰恰尾部受熱面的布置都與煙氣流動的方向成90度布置。所以說分離器分離的效率低，對循環(huán)流化床鍋爐尾部受熱面的磨損是相當(dāng)嚴(yán)重的。

三，循環(huán)流化床鍋爐的磨損

1，循環(huán)流化床鍋爐中的磨損問題：

由于循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)灰濃度高，通常為煤粉爐的幾十倍、幾百倍，甚至上千倍，因此循環(huán)流化床鍋爐的磨損要比其他類型鍋爐嚴(yán)重得多，受熱面和耐火材料的防磨問題應(yīng)特別重視。磨損問題解決得如何，直接關(guān)系到循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計的成敗，也直接影響循環(huán)流化床鍋爐機組的可利用率。

2，磨損的概念與形式：

由于機械作用，間或拌有化學(xué)或電的作用，物體工作表面材料在相對運動中不斷損耗的現(xiàn)象稱為磨損。

根據(jù)磨損機理的不同，磨損一般可分為粘著磨損、磨料磨損、腐蝕磨損、接觸疲勞磨損、沖蝕磨損、微動磨損等。流體或固體顆粒以一定的速度和角度對材料表面進(jìn)行沖擊所造成的磨損稱為沖蝕（或沖擊磨損）。沖蝕又有兩種基本類型，分別叫做沖刷磨損和撞擊磨損，這兩種磨損的沖刷表面流失過程的微觀形貌是完全不同的。沖刷磨損是顆粒相對固體表面沖擊角較小，甚至接近平行。顆粒垂直于固體表面的分速使得它鍥入被沖擊物體，而顆粒與固體表面相切的分速使得它沿固體表面滑動，兩個分速合成的效果即起一種刨削的作用。如果被沖擊物體經(jīng)不起這種作用，即被切削掉一小塊，如此經(jīng)過大量、反復(fù)的作用，固體表面將產(chǎn)生磨損。撞擊磨損是指顆粒相對于固體表面沖擊角較大，或接近垂直時，以一定的速度撞擊固體表面使其產(chǎn)生微小的塑性變性顯微裂紋，在長期大量的顆粒反復(fù)沖擊下，逐漸使塑性變形層整片脫落而形成的磨損。

根據(jù)磨損方式不同，磨損又可分為兩物體磨損、三物體磨損。在兩物體磨損中，固體依靠自身動量撞擊并沖刷壁面。在三物體磨損中，沿壁面運動的固體粒子受到粒子團的沖擊，而粒子團則利用前者作為磨損介質(zhì)來磨損受熱面。雖然現(xiàn)在還沒有充分理解循環(huán)流化床鍋爐的磨損機理，但可以預(yù)測三物體磨損是造成循環(huán)流化床鍋爐磨損的主要原因。三物體磨損可能發(fā)生在以下三種情況：顆粒富集以很大的密度沉降、供料足以產(chǎn)生很大的顆粒密度以及在顆粒流動容許范圍內(nèi)很大顆粒密度在磨損表面附近區(qū)域可以存在。

3，磨損的影響因素

循環(huán)流化床鍋爐中煤灰顆粒對鍋爐材料的磨損屬于顆粒流的沖蝕，既有顆粒對爐內(nèi)材料的撞擊，又有高濃度含灰氣流對材料的沖刷。循環(huán)流化床鍋爐材料的磨損很大程度上取決于顆粒的尺寸、顆粒的形狀、沖擊速度、沖擊角度、供料量、顆粒的強度及硬度等。另外磨損程度還與被沖擊表面的材質(zhì)有關(guān)，還受燃料特性、運行參數(shù)等的影響。

四、磨損的治理

經(jīng)過對運行調(diào)整及磨損機理的膚淺分析，我們知道在水冷壁系統(tǒng)及尾部受熱面，氣、固兩種物質(zhì)運動方向一旦和管子中心線形成了夾角，磨損就十分嚴(yán)重，所以說爐膛受熱面上的任何部位絕對不能影響物料循環(huán)的雜物，一些不太主要的測溫、測壓元件盡量減少，能取消的盡量取消，能改變位置的一定要改變位置，確保水冷壁受熱平整、光滑。省煤器管和過熱器管在迎風(fēng)側(cè)的右35°～50°o和左310°～325°（也就是第一象限和第四象限）磨損嚴(yán)重，其他的角度區(qū)磨損就非常小。在彎頭處和邊排管束處只要有煙氣走廊存在，磨損也非常嚴(yán)重，所以一定要消滅煙氣走廊。關(guān)于均勻磨損是循環(huán)流化床鍋爐固有的特性，是無法抗拒的事實，怎么樣治理好局部磨損是確保該爐型安全經(jīng)濟運行的關(guān)鍵所在，也是防磨工作的核心任務(wù)和頭等大事。

就目前投放市場運行的循環(huán)流化床鍋爐，不論出力多少，壓力等級多高；也不論是床上和床下點火以及有、無慣性分離的爐型，其在密相區(qū)的末端、水冷壁管和流化床上的混凝土接合處均有較嚴(yán)重的局部磨損，主要原因就是沿水冷壁管及鰭片下滑的物料碰到突出的混凝土?xí)r，使物料改變了原來的運動方向，已改變了運動方向的循環(huán)物料就會四處飛濺，這時四處飛濺的物料就與水冷壁管中心線形成了一個夾角，這個夾角的大小視碰到異物的大小和碰到異物時的角度而定。由于飛濺的物料是呈360度全方位的，飛濺到爐膛部分的180度不會對受熱面產(chǎn)生任何磨損，而另外的180度物料飛濺后反彈到受熱面管上就會沖刷水冷壁，飛濺的物料就在該處產(chǎn)生了局部磨損，從磨損后留下的跡象分析得知，碰到的異物越大，飛濺物料量越大，磨損量也就越嚴(yán)重，這就證明了飛濺物是產(chǎn)生磨損的主要因素。現(xiàn)在有些鍋爐生產(chǎn)廠家在制造中對該部分采取了噴涂處理，應(yīng)該講在磨損嚴(yán)重處進(jìn)行噴涂處理是目前防止磨損最好的一個辦法，也是治理該處磨損的最佳途徑，所以美國福斯特惠樂公司水冷壁管采用復(fù)合材料。但目前就從技術(shù)、材料方面講噴涂存在著一些弊端，如采取噴涂，一不影響受熱面積，二不影響帶負(fù)荷，但是經(jīng)過運行一段時間后，噴涂的地方和未進(jìn)行噴涂的地方結(jié)合處產(chǎn)生了磨損怎么辦？噴涂的質(zhì)量不好脫落了怎么辦？只好再去噴涂?？赡壳皩娡考夹g(shù)、施噴人員的素質(zhì)、以及噴涂材料質(zhì)量等都不算太過關(guān)，噴涂辦法雖好，但現(xiàn)場很難收到理想的效果，所以理論和實踐是有一定差距的。如在噴涂后的磨損處再采取堆焊，由于該處的材質(zhì)不同又無法進(jìn)行，所以不易采用本辦法（如本企業(yè)有噴涂材料和施噴人員，采用此辦法是最為合適的）。處理該處的磨損，比較簡單的辦法就是用同材質(zhì)的焊條經(jīng)烘干后，由合格的高壓焊工在有磨損處進(jìn)行堆焊補平，每次停爐都進(jìn)行檢查如有磨損就進(jìn)行處理，既節(jié)省時間，又節(jié)省費用，堆焊后的焊道高于母材也不要緊，運行一段時間后就會自然磨的很平，而決不會產(chǎn)生在磨焊道的同時磨損水冷壁管。如在噴涂后的地方堆焊有難度時，可采用一種Sic防磨異行磚將局部磨損點移開，在易堆焊處掛上這種瓦，實在沒有辦法又沒有防磨異形磚，也可以在水冷壁上焊軋釘后再打70×70mm耐磨混凝土，將由于噴涂產(chǎn)生的局部磨損保護(hù)起來，這種辦法經(jīng)過近十年來的運行實踐檢驗效果也較好。這是沒有辦法的辦法，是被迫采取的緩和之計，是違背磨損機理的臨時防磨措施。如果水冷壁管的避讓彎處耐磨混凝土做的非常平滑，又沒有凸出的地方完全不用進(jìn)行噴涂，如果不進(jìn)行噴涂，也就不會產(chǎn)生局部磨損，許多廠該處沒進(jìn)行噴涂也運行了許多年沒出問題。所以說在該處進(jìn)行噴涂是多此一舉，是解心疑，是畫蛇添足，結(jié)果是事與原違。如果已產(chǎn)生了局部磨損，打圈梁和褂防磨磚引開的距離不易太遠(yuǎn)，約在磨損處的上方100～200mm為宜，如太遠(yuǎn)起不到保護(hù)磨損處的作用?，F(xiàn)新生產(chǎn)的爐型在密相區(qū)上方都有一個避讓彎管，密相區(qū)的防磨澆注料做完后一定不許超過膜式水冷壁的鰭片，最好負(fù)于10—12mm 而且要非常平滑，使下滑的物料保證落在密相區(qū)防磨澆注料下方的180—200mm處，?嚴(yán)防下滑的物料二次飛濺到避讓彎管的下方，造成新的磨損點，許多廠就吃過這個虧，經(jīng)長時間的運行循環(huán)物料會對避讓彎下方的混凝土產(chǎn)生磨損時，借停爐機會再補上混凝土即可。凡是出廠有避讓彎管的爐子，建議最好不在該處進(jìn)行噴涂，可要求鍋爐廠將避讓彎管向上做高一些即可。

循環(huán)流化床鍋爐由于生產(chǎn)廠家不同，所采取的循環(huán)倍率、分離方式及返料溫度也不同。我們以濟南鍋爐廠生產(chǎn)的循環(huán)流化床為例，該爐采用了兩套同樣形式、同等尺寸的中置式高溫旋風(fēng)分離裝置，即兩個旋風(fēng)分離系統(tǒng)和兩個“U”型返料器。在這來年感個循環(huán)分離器的入口處，由于氣、固兩種物質(zhì)的流動方向均變了90°

只是爐子大小不同，出口尺寸不同，各處的曲率半徑也有差異），對水冷壁管的迎風(fēng)側(cè)均產(chǎn)生了較重的磨損。特別是旋風(fēng)分離器入口的耐火耐磨材料和煙氣沖刷的靶區(qū)，由于速度較高曾造成過多次旋風(fēng)筒頂?shù)哪p嚴(yán)重，停爐檢修和重?fù)Q旋風(fēng)筒頂及沖刷靶區(qū)的事故，嚴(yán)重地影響了鍋爐安全運行。由于兩個旋風(fēng)筒頂?shù)哪p面積較大，我們這次在磨損較重處掛上了兩道金屬防磨異形梁，梁的下面凸出旋風(fēng)筒頂下部混凝土10～15mm，這樣就有效地保護(hù)了旋風(fēng)筒頂和水平煙道的頂，對防磨起到了積極的作用。對兩個旋風(fēng)筒的入口靶區(qū)采用耐磨磚，有效地遏止該處的磨損。經(jīng)過半年多的運行檢驗，該處幾乎不見磨損。豐縣項目498爐型旋風(fēng)筒采取的是蝸殼形式，不但能增加分離效率，而且能減緩該部位的磨損，是一個比較好的設(shè)計選型。

關(guān)于過熱器和省煤器的防磨工作，主要分析產(chǎn)生磨損的機理及原因，掌握磨損的較重部位，從而采取相應(yīng)的措施。例如在穿墻管的上邊和彎頭處，由于磨損均在迎風(fēng)側(cè)的兩邊，在上面全部采取護(hù)板和加防磨罩的辦法就可以了，豐縣這次全部增加了遮煙板。如新爐子安裝還可在每級省煤器的上方和兩頭全部增加防磨罩，過熱器前部的左右側(cè)將砌爐的耐火磚向爐內(nèi)伸出100～120mm，可以阻斷煙氣走廊的形成。在立式過熱器管防磨罩上的后面多焊幾道拉筋（約300～400mm一道），防止護(hù)瓦受熱后變形。在焊防磨管和罩時應(yīng)特別注重工藝、不許施焊管子上，嚴(yán)防焊肉咬壞管材，在焊防磨罩時還應(yīng)考慮到膨脹間隙。應(yīng)該講在循環(huán)流化床鍋爐的防磨治理工作中是百花齊放的，其目的只有一個就是治理好磨損，就是確保爐子有一個更長的安全經(jīng)濟運行周期。

五，循環(huán)流化床鍋爐的易磨損部件及防磨措施

循環(huán)流化床鍋爐的易磨損部件有受熱面管子和耐火材料。循環(huán)流化床鍋爐的易磨損金屬部件為耐火材料與水冷壁交界處、不規(guī)則的管壁區(qū)域、水冷壁的四角區(qū)域、爐內(nèi)受熱面、爐頂受熱面、旋風(fēng)分離器、尾部對流受熱面等。

1，衛(wèi)燃帶與水冷壁過渡區(qū)的磨損：

該區(qū)的磨損發(fā)生在爐膛衛(wèi)燃帶與水冷壁管的交界處，四角磨損較嚴(yán)重，范圍為衛(wèi)燃帶上方500mm內(nèi)。其中，此部位存在耐火材料臺階時，水冷壁和鰭片磨損速度加快。

磨損的原因有兩個方面：

一是衛(wèi)燃帶區(qū)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上流動的固體物料運動方向相反，因而在局部產(chǎn)生渦流；另一方面是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界處產(chǎn)生流動方向的改變產(chǎn)生反彈力，因而對水冷壁管產(chǎn)生沖刷。

目前該位置常用的防沖蝕磨損的方法有結(jié)構(gòu)防磨和材料防磨兩種。結(jié)構(gòu)防磨主要有讓管設(shè)計、防磨梁和防磨板設(shè)計等措施。讓管設(shè)計可去除該部位的渦流磨損和反彈力磨損。防磨梁、防磨板和焊鋼條等方法通過降低物料速度而達(dá)到防磨目的。材料防磨主要采用更換耐磨材料、加防磨瓦和耐磨涂層等方法，其中耐磨涂層的制備方法有電弧噴涂、氧乙炔火焰粉末噴熔、堆焊、熱擴散滲層等措施。

2，水冷壁四角磨損：

由于水冷壁四角物料濃度大，向火面焊縫容易不平整而導(dǎo)致磨損速率高。此部位主要采用讓管設(shè)計、清除凸出障礙物和電弧噴涂的方法進(jìn)行防磨。

3，不規(guī)則管壁的磨損：

不規(guī)則管壁的磨損包括穿墻管、爐墻開孔處的彎管、管壁上的焊縫等，此外還有一些爐內(nèi)的測試元件，如熱電偶等。運行經(jīng)驗表明即使很小幾何尺寸的不規(guī)則也會造成局部的嚴(yán)重磨損。對于不規(guī)則管壁的磨損通常采用敷設(shè)耐火材料或鋪鍍焊接層等防治措施。

4，爐內(nèi)受熱面的磨損：

爐內(nèi)受熱面主要有雙面水冷壁、屏式過熱器、屏式再熱器，它們的磨損機理與爐膛水冷壁管的磨損機理相似，主要取決于受熱面的具體結(jié)構(gòu)和固體物料的流動特性。通常在它們的底部敷設(shè)耐磨材料，其余部分進(jìn)行耐磨涂層，來達(dá)到防磨的目的。

5，爐頂受熱面的磨損：

爐頂受熱面的磨損主要是由于氣固流在離開爐膛頂部區(qū)域轉(zhuǎn)彎，產(chǎn)生離心力，將大顆粒物料甩向爐頂而造成的，隨著循環(huán)流化床容量的增大，爐膛高度也增大，爐膛頂部受熱面磨損問題變得不嚴(yán)重，一般可通過將爐頂與距旋風(fēng)分離器的水平煙道拉開足夠的距離來解決。

6，旋風(fēng)分離器的磨損：

循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器的大部分構(gòu)件(除中心筒外)一般都敷設(shè)有耐火材料，因此旋風(fēng)分離器金屬件的磨損不是很嚴(yán)重，旋風(fēng)分離器中心筒的損壞往往是由于熱變形造成的。旋風(fēng)分離器的磨損主要發(fā)生在進(jìn)口煙道和筒體上部，在該處氣流方向發(fā)生90度的偏轉(zhuǎn)，環(huán)形核心區(qū)的消失也會產(chǎn)生很大的脈動，使入口端附近區(qū)域受到極大影響，因此，必須采取必要的措施防止該處管壁失效。

7，尾部對流受熱面的磨損：

尾部對流受熱面發(fā)生的主要部位在過熱器、再熱器、省煤器的第一、二排管子，空氣預(yù)熱器出口處。這部分管排常因結(jié)構(gòu)、安裝或受熱變形等原因形成煙氣走廊，物料速度較高，導(dǎo)致磨損加快。通常采用加裝保護(hù)板、均流板、防磨罩的方法進(jìn)行防磨。