针对循环流化床锅炉稳定运行的防磨研究

CFB循环流化床锅炉稳定运行对企业提高经济效益具有重要作用。该型锅炉以其独特的燃烧方式，具有燃料适应性广，负荷调节性好，炉内燃烧、脱硫同时完成等特点而受到广泛重视。但由于锅炉的磨损率较煤粉炉大、渣处理设备故障率高、厂用电率高等问题制约着循环流化床锅炉的发展。基于此，丰链智造镍基高质量耐磨新材料智慧防磨设计黄工以300MW循环流化床锅炉为参考，针对影响该型锅炉安全稳定长周期运行的因素进行分析，并简要介绍了解决办法和治理措施，供业内同行参考。

1 锅炉介绍

300MW循环流化床锅炉系东方锅炉股份有限公司设计制造的DG1025/17.4-Ⅱ18型亚临界，单汽包，一次中间再热，自然循环循环流化床锅炉。锅炉受热面采用全悬吊方式，钢架为双排柱钢结构。炉膛由膜式水冷壁组成为一个38900（高）×28275（宽）×8439（深）的燃烧室，它由前墙、后墙、两侧墙构成。在炉膛的底部，前墙管拉稀形成风室底部及流化床布风饭，加上两侧水冷壁构成水冷风室，风室底部标高为4800mm，布风板标高为10000mm，此处炉膛深度为4006.5mm。为防止受热面管子磨损，在下部密相区的水冷壁、炉膛上部烟气出口附近的后墙、两侧墙和顶棚以及炉膛开孔区域、炉膛内屏式受热面倾斜及转弯段等处均敷设有耐磨材料，其厚度均为距管子外表面25mm，且炉膛下部耐磨材料交界处采用外弯结构防磨。

2 锅炉存在问题及影响安全运行程度

该公司历次炉内受热面检查中，水冷壁的磨损主要出现在浇注料边缘、炉膛夹角、水冷蒸发屏浇注料终止线附近，后墙19.5m～24m层及炉膛出口区域存在管子偏磨情况，前墙34m～46m层靠炉膛B、C区管子存在磨损。根据磨损现象，分别对锅炉A、B墙水冷壁从19.5m～38m层A、B墙间隔3m分别安装防磨梁防磨，对前、后墙水冷壁19.5m～44m层间隔2m层分别安装防磨梁防磨，虽然安装防磨梁之后物料下流速度减缓，减缓管子冲刷磨损，但安装防磨梁管子侧面磨损未能有效防御，因此在侧面磨损管子位置安装防磨鳍片，可转移侧面磨损问题，虽延长了管子的使用寿命。但在检查中也发现：焊接了防磨鳍片的管子在防磨鳍片与管子的焊缝夹角处已存在磨损情况，磨损严重处出现了较深的沟槽，存在磨损泄漏风险，另此类部位无法进行测厚检查，仅通过目测检查，对磨损严重的进行加焊处理。但根据焊接规定，碳钢管同一区域堆焊不得超过3次，如焊接人员操作不当或焊接电流过大，出现过烧，损伤母材，依然会埋下隐患。经对磨损区域分析，主要在密相区以上让管区域和炉膛出口侧墙未敷设内衬材料部位，让管区域磨损是因为循环流化床锅炉内循环“贴壁流”冲刷造成的。炉膛出口侧墙未敷设内衬材料部位泄漏是该处烟气流速的增加、烟尘聚积，加之该处水冷壁管未敷设内衬材料，流速较高的含尘烟气不间断冲刷该处水冷壁管，造成水冷壁管壁逐渐磨损减薄，直至无法承受水介质压力，造成爆管泄漏。

3 处理300MW循环流化床锅炉问题的措施

水冷壁防磨措施：

（1）造成循环流化床锅炉水冷壁磨损的主要因素

因为循环流化床锅炉与煤粉炉燃烧物料的粒径不同，燃料需要多次经过炉膛-分离器-炉膛循环燃烧。一方面大量烟气和固体颗粒在上升过程中对炉膛管壁进行冲刷，另一方面由于内循环的作用，大量固体颗粒沿炉膛四壁重新回落对水冷壁的再次冲刷，循环往复剧烈的冲刷，造成锅炉与床料循环接触的部位严重磨损。物料对锅炉的磨损速率的大小与物料的浓度成正比，与物料的粒子直径的二次方成正比，与物料运动的三次方成正比。公式为：E=KμD2U3 E-管壁磨损速率mm/105h;K-煤种、磨损菅的磨损、几何特性常数，取10-3;μ-烟气流含尘浓度kg/m3;D-灰渣平均粒径mm;U-颗粒运动速度m/s。从以上循环流化床锅炉运行机理及磨损速率公式可以看出，循环流化床锅炉磨损与四方面因素有关，第一是煤种、锅炉几何结构特性;第二是烟气流含尘浓度;第三是灰渣平均粒径;第四是烟尘含尘颗粒运动速度。那么，防磨就应从以上四个方面入手。

（2）防磨治理措施

在炉膛水冷壁管上周向加装丰链智造镍基高质量耐磨新材料智慧防磨设计防磨导流板，循环流化床锅炉在运行过程中其床料分两种方式循环：一种是床料上升至顶部进入分离器后下到返料腿，重新返回炉膛，这种循环叫做外循环;一种是床料在炉膛中间上升到炉膛顶部再沿炉膛四壁下降到密相区，这种循环叫内循环。炉膛密相区敷设了耐火耐磨材料，但密相区以上大部分水冷壁管都为“裸管”，内循环中床料顺着炉膛四周的水冷壁快速下降形成“贴壁流”，贴壁流对水冷壁“裸管”管壁造成严重磨损。由于贴壁流的流速对水冷壁管磨损影响最大，因此只要降低了贴壁流的流速，磨损速率就会极大幅度降低。为了确保循环流化床锅炉加装了防磨梁后，内循环“贴壁流”在下降过程中遇到了阻挡的横导流板，使流速降低，并且在这一过程中，部分颗粒改变了流动方向，贴壁流的床料减少，降低了对水冷壁管的磨损。

丰链智造镍基高质量耐磨新材料智慧防磨设计水冷壁导流防磨新技术是将导流板分层安装在炉膛四壁，多层主动阻挡贴壁灰流，使携带物料冲刷水冷壁贴壁流得到有效疏导，从导流板溢出灰流依然沿垂直水冷壁管排表面及管间凹槽流下但不会紧贴表面。贴壁灰流对导流板下的垂直水冷壁管的磨损也大大减小。达到改变物料流流向降低物料流流速，可逐级降低贴壁灰流速和浓度, 隔离物料流与水冷壁的高速碰撞，极大降低物料颗粒和贴壁灰流对水冷壁切削磨损的目的，从而从根本上解决水冷壁管磨损问题。此方法也可方便的用于早期的循环流化床锅炉的改造，不受耐磨材料处是否让管和平滑的限制，还可以用于炉膛中部局部凸起位置的防磨。

意见及建议：

丰链智造镍基高质量耐磨新材料智慧防磨设计多维防范深度融合,多项创新技术，理论与方法实践相结合。
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微合金析出强化主材围绕工况需求可定制调整供给。
承诺保障水冷壁年磨损量。
防脱落技术研发搭配特殊焊接工艺更多保障。
承诺主材有效使用年限，充分保障售后服务质量。
技术，服务无极限，客我换位思考很关键。
从多维融合到全息感知,实战落地扎实赋能AI防磨
丰链智造镍基高质量耐磨新材料智慧防磨设计研究院黄工出品。

4 结束语

循环流化床锅炉工作环节的开展，离不开其内部应用环节的优化，更离不开其管理环节、防磨损环节等的协调，需要引起相关人员的重视。

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