循环流化床的磨损及防磨措施

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摘要：本文介绍了南桐矿业公司电厂循环流化床锅炉的低温过热器、省煤器、旋风分离器的磨损情况，分析其磨损原因，以及采取的防磨措施和效果。

关键词：磨损 原因分析 防磨措施 效果

重庆南桐矿业公司电厂地处万盛区南桐镇，位于重庆市南部，属万盛区管辖。电厂现有经过改造后的两台DG35/3.82-M101 （东方锅炉厂制造）和两台CG-50/3.82-MXD（四川锅炉厂制造）循环流化床锅炉。该厂是一个煤矸石资源综合利用的自备电厂，燃料为南桐洗选厂和干坝子洗选厂的洗干、泥煤及矿泥等为主，其特点是：煤的含水量大（10%左右）、发热量低、煤矸石及粗颗粒含量大、挥发份高。虽然在运行上基本摸索出一套适应此煤种的运行方式，但近几年来，一直燃用劣质煤，出现锅炉主要部件不同程度的磨损，造成了运行事故频繁发生、锅炉运行周期短及维材费用的增大，给厂的安全生厂和经济效益带来了严重的影响。为此，经厂及相关技术人员对此开展了大量的、实质性研究工作，结合实际情况，查阅相关资料，针对不同的磨损位置、磨损程度以及被磨损的材料，采取了不同的防磨措施，取得了良好效果。

一、锅炉主要部件的磨损情况

1、14#锅炉低温过热器磨损：2006年5月由于爆管事故停炉检查发现管束因严重磨损引起。尤其正对着旋风分离器两边入口处的第1、2排蒸发管束磨损最严重，个别磨损量已超过管壁厚的1/3。其它管束也存在不同程度的磨损，如在烟气迎风面的第2根管束没有加防护瓦，也造成了管束的磨损。如图1：

2、11#锅炉省煤器的磨损：2007年1月省煤器上段因磨损造成停炉事故，经检查发现在省煤器两端管束磨损最严重，在靠前墙、后墙的第1、2管束都有不同程度的磨损。

3、14#锅炉旋风分离器的磨损：浇注料磨损最厉害的地方是炉膛出口至旋风筒之间的水平过渡烟道的顶棚和旋风筒的顶棚，往往被烟气冲刷成蜂窝状，很容易脱落。磨损造成旋风分离器的筒体、筒芯的耐磨材料冲刷严重，衬里材料裂纹以及隆起。

二、磨损原因分析

1、造成14#炉低温过热器磨损的主要原因：

①在低温过热器段的烟气流速比高温过热器要高，加上低温过热器前有加速段，而磨损与烟速的3.6次方成正比，造成低温过热器前2排管的迎风面和后2排管的背风面存在磨损现象。

②最后一排蒸发管束距离旋风分离器入口仅1m，大量含尘烟气要集中通过一个较小的分离器入口，必然在分离器靠两侧炉墙处形成死角，造成一个不均匀的流速场，使正对着分离器入口的蒸发管束处的烟气流速大大提高，形成粒子涡流。造成对管束背风面的严重磨损

③低温过热管束除了第1排迎风面加防磨瓦，背风面管束防磨措施不完善，因而磨损严重。

2、11#炉省煤器磨损的主要原因：

①由于燃烧劣质煤，热值低，硬度大。烟气中飞灰浓度增大，造成对管束的冲刷磨损。

②防磨措施不完善，反映在所有弯头处，前后炉墙边缘，烟气流速较快，护瓦和挡板未起到较大的防护作用，形成烟气走廊，造成弯头处磨损。另外，省煤器直管段只有第一排迎风面设有护瓦，而第二、第三根管束未加防护瓦而造成磨损严重。

③烟道设计不合理，烟气的进口烟道阻碍了进入省煤器上段烟气的流向，烟气突然变向，烟气流动力场不均匀，形成涡流，直接冲刷在省煤器的两端，造成管束两端的磨损。如图2：

④省煤器管屏排列不均匀

⑤省煤器前的分离器分离效率不好

3、14#炉旋风分离器磨损的主要原因：

①煤粒在挥发份析出阶段破碎和燃烧过程磨损、挤压又产生大量细粉，大大提高了分离器入口的飞灰浓度，而磨损与浓度成正比。

②实际燃煤灰分含量比设计燃料高，分离器收集的灰量无法全部返回炉膛再燃烧，多余的灰最终随烟气直接经分离器中心筒排到尾部烟道，造成中心筒和转向室的冲刷磨损。

③膨胀缝尺寸不整齐，过小，在运行中因热膨胀不畅，造成浇注料的脱落，局部磨损严重。

④安装尺寸偏差过大，筒体、中心筒和顶板不同心；筒体与料腿过度不平滑、浇注料表面不平等，造成分离器分离效果差、冲刷磨损严重。

三、防磨措施

1、运行防磨：

①控制好燃料颗粒组分是影响循环流化床稳定运行的关键因素之一，磨损速率与颗粒直径成平方关系。如果运行中的燃料粗颗粒组分较多，使循环倍率降低，锅炉密相区燃烧份额加大，很容易造成锅炉结焦；但燃料颗粒组份中细颗粒较多，则床层不易建立，床温难以维持，即使维持密相床的燃烧温度，较细颗粒也会因大风量被扬析，加大了尾部受热面的磨损。因此，入炉煤应按锅炉的设计要求严格控制好煤粒的行筛分比。针对我厂燃料中煤矸石多，粗颗粒直径大，入炉前必须进行破碎、筛选，燃后再进入锅炉燃烧。

②调整风量，避免大风量运行，降低烟气流速，降低烟气粒子浓度，使送、引风保持一个相对稳定的平衡状态，使炉膛负压维持在-20―--50Pa,若引风过大，则烟气夹带颗粒浓度增大，增加尾部受热面的磨损。

2、过热器的防磨：

①针对厂14#号过热器磨损较严重且屏数较多，因此更换了全部过热器。管子厚度加大了0.5mm，现为Φ38×4，材质为12Cr1M0V。

②我们在过热器第一根管束的迎风面以及分离器入口管束迎风面和侧面都增加防磨防护瓦，护瓦的材质为1Cr20Ni14S2,延长了管束的磨损寿命。解决了管束磨损问题。如图3。

③过热器的纵向管束加装梳形卡，保证管束顺列不错乱，从而防止烟气对管束的冲刷磨损。

3、省煤器的防磨：

①提高旋风分离器的分离效率，降低烟速和飞灰浓度，达到减轻对省煤器的磨损。

②在省煤器管束的第一、第二根上、弯头处加防磨瓦以及护板，防上烟气对管束的磨损。如图4。

③省热器的纵向管束加装梳形卡，保持一定的管屏间距，避免形成烟气走廊，从而防止烟气对管束的冲刷磨损。

④对烟道进行改造，减少省煤器上段烟气流动力场均匀性。

3、旋风分离器的防磨：

①安装时，中心筒的中心线与返料器中心线应重合，否则，中心的偏移将影响分离的效果，导致烟尘排出浓度增加，加大尾部受热面的磨损。

另外，为防止中心筒吊挂的上边缘变形（因重力、温度而向内收缩甚至断裂），在安装时应适当增加连接中心筒和八卦梁圆环的不锈钢带铁（材质:1Cr25Ni20Si2）;在焊接不锈钢时，要注意不要错用焊条，应使用耐900-1100℃高温的A402焊条，焊后应保温退火。

②将龟甲网平整焊接，龟甲网上的金属销钉进行圈焊，焊渣及杂物清除干净，才能敷设可塑料。施工时，应严格按生产厂家提供的施工工艺，将可塑料、添加剂、磷酸铝胶水按比例混合后，在搅拌机内充分搅拌至料色均一、手捏成团且不粘手后方可出料，然后将拌好的可塑料倒入龟甲网中，并及时用加橡皮垫的木锤沿同一方向或呈放射状方向捣打3-5遍至实。敷设时，注意可塑料的施工厚度以盖过龟甲网5mm为宜，过薄起不到防磨作用，太厚则容易脱落，必须按照规定厚度一次性布料，对埋在浇注料内的不锈钢网格，浇注前应涂刷δ=2mm的沥青，防止膨胀导致浇注层脱落。

③每次停炉时，要注意检查中心筒的磨损情况和椭圆度情况，并及时清除筒壁上的挂渣，以保证良好的烟尘分离能力，从面减轻对尾部受热面的冲刷磨损。

四、效果：

针对我厂循环流化床主要部件的磨损情况，通过认真分析原因，不断总结实践，根据对14#、11#、13#炉主要部件磨损机理、磨损程度，相应采取了针对性的有效防磨措施，解决了磨损问题，泄漏和暴管事故率显著下降。同时，我们也根据以上防磨经验，采取了对锅炉其它易磨损部件（埋管、水冷壁管、顶棚管等）的防磨措施，延长了锅炉的运行周期，从而提高了运行的可靠性和经济性。

参考文献：

[1]白国亮等编.锅炉设备运行[M].

[2]循环流化床锅炉理论设计与运行[M].北京中国电力出版社,1998.5.

[3]牛富玲等.循环流化床锅炉卫燃带膜式水冷壁的防磨处理[M].电技术，2004年第1期.

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