.循化流化床锅炉炉膛磨损原因分析及对策

2.1炉膛磨损现象及原因分析

动力部9台循环流化床锅炉自2007年、2009年、2011年相继投产后至今，锅炉受热面有不同程度的磨损，9台锅炉相继投运后，运行一段时间后均出现水冷壁偏磨，浇注料过度区域或冲刷沟槽现象，由于水冷壁磨损严重，水冷壁爆管频繁发生，以至于最长连续运行时间很难达到三个月，严重影响了公司的经济效益。

通过实际观察与分析得出，由于密相区卫燃带与水冷壁交界的过渡区内固体物料沿壁面下流，而与炉内向上运动的物料运动方向相反，因此在这个区域会产生涡流，而下行物料在此区域流动方向改变，对水冷壁产生冲击（如图2-1、图2-2）。由于此处水冷壁施工工艺不完善，喷涂工艺不合格，存在喷涂死角，不能有效起到提高水冷壁表面耐磨性的作用。并且在喷涂区域存在不平结构，因此加剧了局部管壁磨损。在运行过程中，风量过大，使得过度区上部物料浓度偏高，物料在下行过程中冲击水冷壁管，造成此处薄弱环节的水冷壁爆管。因此，可以分别从改变近壁流体流动形式（降低颗粒下滑高度，使交界区域表面平滑）提高受热面硬度角度进行防磨，而为了更有效节约成本，应提高运行来进行有效防磨。

2.2防磨措施

2.2.1被动防磨措施

为减轻防磨通常可以分别从降低颗粒下滑高度，降低灰浓度角度，保持受热面表面平滑，提高水冷壁表面硬度等方面来采取防磨措施。通常采用的措施有：

（1）通过加装格栅板，焊接纵向和横向格栅板，降低颗粒下滑高度，使下行物料在下行过程中减慢速度，破坏稳定的边壁层，并能在挡板，平台上自然堆积，形成软着陆区，减缓烟气与物料对水冷壁的冲刷。优点施工工期短，工程造价适中，使用周期5年以上，缺点加装后锅炉炉膛检修不便，影响检修平台使用，施工有局限性。

（2）通过对易磨区水冷壁管进行防磨喷涂可以提高水冷壁表面硬度，在金属表面形成硬致密的氧化层，有效减少水冷壁管的磨损和爆管。优点施工灵活，工艺简单，工程造价低。缺点使用周期短，平均1-1.5年。

（3）通过对易磨区水冷壁管进行熔敷，可以提高水冷壁表面硬度，在金属表面形成硬致密的氧化层，有效减少水冷壁管的磨损和爆管。优点熔敷层表面光滑，无裂纹，无气孔，耐磨持久使用周期5年以上。缺点施工周期长，工程造价高。

（4）对易磨区水冷壁管进行安装纳米瓷泥防护，可以保护水冷壁表面不受磨损。杜绝水冷壁管管壁磨损而造成爆管。优点纳米瓷泥厚度大，防磨性能好，使用周期5年以上。缺点如纳米瓷泥脱落，脱落部位水冷壁会快速磨损而造成爆管，工程造价高。

 通过对以上被动防磨措施的分析，结合维修成本、锅炉的维修周期问题、及当前锅炉

水冷壁磨损的情况，部门确定锅炉水冷壁防磨采用金属喷涂+格栅板防磨（如图3-1、3-2）

具体是对水冷壁磨损严重的部位，采取用加装格栅板防磨后，对其区域内水冷壁进行金属喷涂，对磨损比较轻的地方，采取金属喷涂进行有效防磨，保证锅炉整体长周期运行。

3.2.2主动防磨措施

从主动防磨角度来讲，需要调整灰浓度、风量、灰粒粒度等运行参数以降低受热面的磨损。锅炉一、二次风配比不均时，由于风量过大，使得炉膛过剩空气过多，含氧量偏高，并且相应增大了炉内烟气流量，使得炉膛内烟气流量过高，造成烟气携带物料量过多，颗粒动能增加，使得循环流化床锅炉稀相区颗粒浓度偏高，造成了炉膛过渡区上部稀相区磨损较为严重。而由于次循环流化床锅炉中掺烧了部分硬度非常高的炉渣，这部分燃料更加剧了受热面磨损。

因此调整部分运行参数，在保证锅炉出力的情况下，降低了一、二次风总量，并调整了一、二次风的比例，来控制炉膛出口含氧量在7%以下，降低了炉膛内烟气流量，会使得磨损量大大降低。

3.3防磨效果

通过从被动防磨和主动防磨两个角度来进行改进，在炉膛及尾部烟道等易磨损区域都采取了相应的防磨措施，尤其对卫燃带与水冷壁管过度区域进行了技术改造，并在被动防磨的基础上对锅炉的运行进行控制降低磨损。

在炉膛内过度区域采取让管技术，效果良好，并在上部喷涂了1m高防磨涂层

采用了上述措施后，动力部75t/h和220t/h循环流化床锅炉基本上消除了水冷壁磨损严重的情况，最长锅炉运行近6 个月内有发生有爆管事故。动力部锅炉锅炉近2年没有因炉膛内部水冷壁爆管而计划停炉。停炉对水冷壁进行检查是仅有磨光现象，通过对过渡区上部水冷壁管测其厚度，炉膛拐角管子的壁厚仍有足够余量，防磨效果良好。

4结论

循环流化床锅炉中煤灰颗粒对锅炉炉膛受热面的磨损属于颗粒流的冲蚀，即有颗粒对炉内耐火材料的撞击，又有高浓度含灰气流对水冷壁表面的冲刷。磨损在很大程度上取决于颗粒的尺寸，颗粒的形状、冲击速度、冲击角度、供料量、颗粒的强度及硬度等

通过停炉后实际观察与分析得出，动力部75t/h和220t/h循环流化床锅炉磨损部位主要是卫燃带与水冷壁交界的过渡区，炉膛出口区域，吊挂屏与水冷壁夹角处。这些部位主要是物料浓度高，烟气流速快，气流分布不均产生涡流等现象对水冷壁产生冲击，并由此引发爆管事故。

通过对磨损机理的分析与讨论，动力部采取了有效的防磨措施，在水冷壁磨损区域采用加装格栅防磨技术和超音速1电弧防磨喷涂。喷涂材料采用超硬耐磨电弧材料，消除水冷壁表面缺陷，格栅板采用合金耐热钢材料，降低颗粒下滑高度，缓慢下行物料速度，从运行角度调整了风量，将烟速控制在合理范围内。通过进行技术改造，基本上消除了水冷壁磨损严重的情况，运行近2年效果良好。

从考虑节约维修成本以及延长材料使用寿命等方面，完善锅炉的运行水平是非常重要的。由于烟气速度磨损起决定性作用，因此合理配风，保证最佳的风煤比，合理控制烟速，并及时调节入炉煤和反料，可防止加重局部磨损，并保证锅炉的经济运行。