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1、概述
  循環(huán)流化床鍋爐作為新一代高效、低污染、清潔燃燒技術(shù)，具有燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、燃料穩(wěn)定、低污染排放、灰渣綜合利用性能好等優(yōu)點(diǎn)，已得到廣泛應(yīng)用。
    循環(huán)流化床鍋爐是一種多次循環(huán)燃燒方式，不可避免地在爐內(nèi)形成了一個(gè)高濃度區(qū)域，循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的高顆粒濃度和高運(yùn)行煙速的運(yùn)行特點(diǎn)，決定了爐內(nèi)部件都會(huì)受到含塵煙氣的高速?zèng)_刷，磨損問題較為突出，盡管鍋爐廠在設(shè)計(jì)時(shí)采用了許多有效的防磨措施，但由于循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的固體顆粒濃度為煤粉爐的十至幾十倍，在實(shí)際運(yùn)行中循環(huán)流化床鍋爐受熱面的磨損速度仍比常規(guī)鍋爐大得多。因此循環(huán)流化床鍋爐的防磨措施必須引起特別重視，濟(jì)鍋在已運(yùn)行一千多臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐的基礎(chǔ)上，針對(duì)出現(xiàn)的磨損問題進(jìn)行了研究和分析，充分地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善，對(duì)易受磨損設(shè)備或部位采取了一系列的防磨措施。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、循環(huán)流化床鍋爐各部位的磨損
2.1爐膛水冷壁的磨損
    水冷壁管的磨損是循環(huán)流化床鍋爐中常見的磨損問題，也是承壓部件中磨損最嚴(yán)重的部位之一，根據(jù)磨損的部位不同，爐內(nèi)水冷壁管磨損主要集中在以下三個(gè)區(qū)域：爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)的磨損；爐膛四個(gè)角落區(qū)域的管壁磨損；不規(guī)則區(qū)域管壁的磨損。
  水冷壁管與耐火材料過渡區(qū)域的磨損形式如圖1，磨損發(fā)生在爐膛下部耐火材料與水冷壁管的交界處，圖2為濟(jì)鍋減小磨損采取的結(jié)構(gòu)，這樣使灰料的著力點(diǎn)不在膜式壁上，效果十分明顯；爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡區(qū)域管壁的磨損原因一是在過渡區(qū)域內(nèi)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)的固體物料運(yùn)動(dòng)方向相反，在局部產(chǎn)生渦旋流；另一個(gè)原因是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動(dòng)方向的改變，因而對(duì)水冷壁管產(chǎn)生沖刷。圖3為循環(huán)流化床鍋爐耐火材料與水冷壁管過渡區(qū)的磨損機(jī)理圖。爐膛四個(gè)角落區(qū)域的管壁磨損原因是角落區(qū)域內(nèi)壁面向下流動(dòng)的固體物料密度比較高，同時(shí)流動(dòng)狀態(tài)也受到破壞。不規(guī)則區(qū)域管壁（如穿墻管、爐墻開孔處的彎管、管壁上的焊縫等，此外還有一些爐內(nèi)測(cè)試元件，如熱電偶等）的磨損原因主要是不規(guī)則管壁對(duì)局部的流動(dòng)特性造成較大的擾動(dòng)。
2.2爐內(nèi)受熱面的磨損
    在循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)，除布置爐膛水冷壁外，在許多設(shè)計(jì)中還布置有屏式過熱器、水平過熱器管屏等。屏式過熱器、水平過熱器管屏的磨損機(jī)理與爐內(nèi)水冷壁管的磨損機(jī)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(dòng)特性等。
    爐頂受熱面所處的位置是煙氣流必須流經(jīng)的通道。高濃度、高速度的飛灰顆粒，大大地增加了在單位時(shí)間內(nèi)顆粒對(duì)受熱面的撞擊率，加之氣固流在離開爐膛時(shí)在爐膛頂部區(qū)域轉(zhuǎn)彎，產(chǎn)生離心作用，將大顆粒物料甩向爐頂，更加劇了爐頂受熱面的磨損隨著循環(huán)流化床鍋爐容量的增大，爐膛高度也增加，因而爐膛頂部受熱面的磨損問題也變得不嚴(yán)重，爐膛頂部受熱面的磨損問題可通過將爐頂與去旋風(fēng)分離器的水平煙道拉開足夠的距離來解決。
2.3省煤器和空氣預(yù)熱器的磨損
省煤器和空氣預(yù)熱器均布置在對(duì)流煙道內(nèi)，由于其處于旋風(fēng)分離器之后，就其磨損特征而言，其磨損也不成為一個(gè)主要問題。從目前投運(yùn)的循環(huán)流化床鍋爐已出現(xiàn)的磨損現(xiàn)象，磨損發(fā)生的主要部位出現(xiàn)在省煤器兩端和預(yù)熱器進(jìn)口處。
2.4耐火材料的磨損
  循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)主要非金屬耐火材料的磨損的位置有水冷壁布風(fēng)板；燃燒室下部四周水冷壁表面；燃燒室內(nèi)布置的水冷屏、過熱器屏等下端表面及其穿墻處周圍的水冷壁表面；燃燒室出口周圍及出煙口流道內(nèi)表面；分離器整個(gè)內(nèi)表面；料腿及回料裝置內(nèi)表面；分離器出口煙道內(nèi)表面；尾部對(duì)流煙道人口內(nèi)表面。循環(huán)流化床鍋爐耐火材料破壞的主要原因和機(jī)理：1）、溫度循環(huán)波動(dòng)和熱沖擊以及機(jī)械應(yīng)力造成耐火材料產(chǎn)生裂縫和剝落；2）、固體物料對(duì)耐火材料的沖刷而造成耐火材料的破壞；3)、運(yùn)行中由于耐火材料的性質(zhì)發(fā)生變化而造成耐火材料的損壞。
3、循環(huán)流化床鍋爐金屬部件的防磨措施
3.1燃燒室底部密相區(qū)
  該區(qū)是風(fēng)一煤一爐渣強(qiáng)烈混合的區(qū)域，一次風(fēng)、二次風(fēng)吹動(dòng)同體顆粒在此強(qiáng)烈翻騰運(yùn)動(dòng)，為了防止同體顆粒直接撞擊水冷壁而造成磨損，將整個(gè)密相區(qū)水冷壁管的內(nèi)表面焊接上密布銷釘，覆蓋高強(qiáng)度耐火澆注料，高強(qiáng)澆注料燒結(jié)后，抗壓強(qiáng)度大于I(X)MPa，流化床內(nèi)固體物料的抗壓強(qiáng)度小于80MPa．高強(qiáng)澆注料可以長(zhǎng)期可靠使用，從而杜絕了燃燒室底部密相區(qū)水冷壁的磨損。
3.2爐膛下部與燃燒室上部結(jié)合處
    鍋爐運(yùn)行中，沿膜式壁內(nèi)側(cè)有一層下降灰流，稱為貼壁灰流。該部分灰沿膜式壁向下流動(dòng)，對(duì)磨損來說是縱向沖刷，另外下降的流速也較低，所以對(duì)膜式壁的磨損很輕微。但由于貼壁灰流的存在，爐膛下部與燃燒室上部結(jié)合處如不采取防護(hù)措施將出現(xiàn)局部磨損，設(shè)計(jì)中采用了新型彎管避讓結(jié)構(gòu)、低流化風(fēng)速、高密相區(qū)等特殊的方法，避免灰流在結(jié)合部形成渦流，從而避免了磨損。
3.3旋風(fēng)分離器、回料立管、回料閥、分離器出口煙道處的防磨
回料閥及旋風(fēng)分離器及其出口煙道均是由耐火磚和耐火澆注料構(gòu)筑成的。旋風(fēng)分離器回料管為水冷料腿結(jié)構(gòu)其內(nèi)部敷設(shè)耐磨澆注料，耐磨澆注料采用高密度銷釘固定。這些年來，隨著循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的迅速發(fā)展和提高，與CFB鍋爐配套的高耐磨耐火材料也有了長(zhǎng)足進(jìn)步，目前已能較好地滿足CFB鍋爐對(duì)高耐磨耐火性能的要求。濟(jì)鍋旋風(fēng)分離器爐墻結(jié)構(gòu)為：分離器采用“Y”型鉚固釘澆注耐火材料形式。鉚同釘材質(zhì)為20Cr14S12焊接在鋼外護(hù)板上。每塊澆注料尺寸為600mm×600mm×90mm，每一塊澆注料上面有5個(gè)“Y”型鉚同釘．塊與塊之間采用迷宮式“S”型交接縫，交接縫內(nèi)為彈性耐熱鋼網(wǎng)，鋼網(wǎng)內(nèi)填充硅酸鋁纖維紙。該技術(shù)克服了最早期布置3道托架砌PA磚膨脹不均勻易塌落的缺陷。此種結(jié)構(gòu)是借鑒美國(guó)福司特惠樂公司技術(shù)，該技術(shù)在四川內(nèi)江電站410t/hCFB鍋爐上經(jīng)過運(yùn)行檢驗(yàn)，性能穩(wěn)定可靠。目前，哈鍋、濟(jì)鍋、東鍋所生產(chǎn)的高溫絕熱旋風(fēng)分離器均采用此種結(jié)構(gòu)。濟(jì)鍋運(yùn)行在郯城化肥廠的240t/h高壓循環(huán)流化床鍋爐亦采用此種結(jié)構(gòu)，運(yùn)行結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)磨損輕微、從未出現(xiàn)脫落，而且具有良好的使用性能，十分便于后期維護(hù)更換。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
3.4水冷壁、管屏、過熱器的防磨措施。水冷壁管密相和稀相的交界區(qū)域、翼型管屏穿墻區(qū)域、人孔及二次風(fēng)口區(qū)域、熱工測(cè)點(diǎn)部位、水冷壁轉(zhuǎn)角及鍋爐管道彎曲部位的防磨措施。
    (1)屏式過熱器、水冷屏處于爐內(nèi)高灰濃度區(qū)域，為減輕其磨損程度，均采用垂直布置方式，煙氣呈縱向沖刷；同時(shí)，在其下部穿墻及傾斜段采用銷釘加耐磨材料的方式，以避免管屏由于磨損而引起爆管。
    (2)位于尾部對(duì)流豎井中的過熱器管束及光管省煤器管束，均采用順利布置方式，在每組過熱器和省煤器管組前均設(shè)有防止煙氣走廊形成的均流板，管組沿?zé)煔饬飨虻谝慌殴茏佑�風(fēng)面均設(shè)置有防磨蓋板，防磨結(jié)構(gòu)成熟、可靠。另外，在吹灰器有效范圍內(nèi)的尾部受熱面管子和省煤器管子彎頭處均加裝有防磨蓋板。
    (3)實(shí)踐證明磨損速率是煙氣含塵濃度、煙氣流速、粒子特性及煙道幾何形狀的函數(shù)，所以合理地控制管間煙氣流速也是避免受熱面管子磨損的重要手段。濟(jì)鍋鍋爐過熱器、省煤器段煙氣流速分別控制在9.0 m/s和7.0m/s以下。
    (4)爐內(nèi)水冷壁管讓管、彎管區(qū)域如人孔門、回料口、二次風(fēng)口、熱工測(cè)點(diǎn)、管屏穿墻等部位均采用密焊銷釘加防磨材料的結(jié)構(gòu)。
4、結(jié)論
    文章對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的水冷壁、耐火材料、受熱面、分離器等設(shè)備上的某些金屬部件或非金屬耐火材料產(chǎn)生磨損的機(jī)理進(jìn)行了分析并提出了相應(yīng)的防磨措施，大大減少了鍋爐因磨損造成的運(yùn)行故障，延長(zhǎng)了鍋爐運(yùn)行周期，提高了循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率和熱效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和維修費(fèi)用，從而保證了循環(huán)流化床運(yùn)行的安全性、可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。