循環(huán)流化床鍋爐磨損問題淺談

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1、循環(huán)流化床鍋爐磨損問題淺談?wù)喊l(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)以來，硫化床鍋爐的使用越來越廣泛，自身的運(yùn)行特點(diǎn)決定了流化床鍋爐的磨損問題嚴(yán)重而顯著。本文介紹了流化床鍋爐磨損的影響因素、易磨損部件、防磨措施以及耐火材料的失效原因。關(guān)鍵詞：流化床鍋爐磨損防磨措施1概述20世紀(jì)中期，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，煤燃燒技術(shù)的更廣泛應(yīng)用，由燃煤鍋爐產(chǎn)生的污染問題日益嚴(yán)重，迫切要求發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)。在這樣一個(gè)歷史背景下，流化床煤燃燒技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。流化床鍋爐技術(shù)作為一種先進(jìn)的清潔煤燃燒技術(shù)，因其特有的優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。其主要優(yōu)點(diǎn)有：可以進(jìn)行低溫燃燒，保證了燃燒的穩(wěn)定性；脫硫效率高

2、,煙氣中NOx的排放濃度低，有利于環(huán)境保護(hù)；燃燒強(qiáng)度大，保證了生產(chǎn)的高效性；燃料適應(yīng)性廣，幾乎可以燃燒各種煤。循環(huán)流化床鍋爐采用介于煤粉爐懸浮燃燒和鏈條爐固定燃燒之間的流態(tài)化燃燒方式，即通常所講的半懸浮燃燒方式。爐內(nèi)進(jìn)行的是一種流態(tài)化反應(yīng)，即高速運(yùn)動(dòng)的煙氣與其所攜帶的固體顆粒密切接觸，并有大量顆粒返混的過程；爐外，絕大部分高溫的固體顆粒被捕集并送回至爐內(nèi)再次燃燒，如此反復(fù)循環(huán)。這種燃燒特性導(dǎo)致爐內(nèi)磨損十分嚴(yán)重，影響鍋爐正常使用，甚至?xí)?dǎo)致生產(chǎn)事故。所以，磨損問題是循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展的重要研究課題。2磨損的分類及影響因素物體工作表面的材料在機(jī)械、化學(xué)和

3、電等作用下，在相對運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)不斷磨耗的現(xiàn)象即為磨損。根據(jù)磨損機(jī)理的不同，磨損分為磨料磨損、接觸疲勞磨損、沖蝕磨損以及腐蝕磨損等。其中，材料表面受到流體或固體顆粒以一定速度和角度的沖擊而造成的磨損為沖蝕磨損。在循環(huán)流化床鍋爐中，耐火材料受到煤灰顆粒的磨損即為顆粒流的沖蝕磨損。2.1煙氣流速與飛灰濃度的影響：研究表明，磨損量與煙氣流速的三次方成正比。流動(dòng)飛灰的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和單位時(shí)間內(nèi)沖擊到爐內(nèi)壁的灰粒量受到煙氣流速的直接影響。含灰煙氣流在較高的循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)率下，會(huì)造成爐內(nèi)壁的嚴(yán)重磨損。此外，磨損量還會(huì)隨著煤質(zhì)變差以及灰分和燃煤量的增加而增大。2.2顆

4、粒尺寸、形狀以及硬度的影響：隨著顆粒尺寸的增大，磨損量會(huì)隨之增大，在鍋爐磨損過程中起主要作用的是飛灰中那些尺寸較大的顆粒；燃料顆粒表面越光滑，磨損程度越輕。與被磨材料相比，當(dāng)顆粒硬度很低時(shí)，磨損率通常會(huì)十分低；當(dāng)顆粒硬度接近或高于被磨材料時(shí)，磨損率會(huì)迅速增加。2.3顆粒撞擊表面可能性系數(shù)的影響：對表面有沖擊作用的顆粒份額是決定管壁磨損程度的關(guān)鍵因素。2.4受熱面及內(nèi)襯材質(zhì)的影響：在同等條件下，磨損量隨著材料耐磨性能的增加而減小。2.5供料量多少的影響：隨著供料量的增加，顆粒濃度也會(huì)增大。沖擊管壁的磨損在其他條件相同的情況下，會(huì)隨著顆粒濃度的增大而加重

5、磨損。3循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中的易磨損部件3.1風(fēng)帽磨損：由于風(fēng)帽處于沸騰床料激烈的摩擦中，因此磨損較為嚴(yán)重。3.2水冷壁磨損：如圖1所示，在受熱面的磨損當(dāng)中，水冷壁與耐火材料的交接處是磨損最嚴(yán)重的部位之一。因此，我們將冷水壁的耐磨材料交接處的設(shè)計(jì)做了圖2的修改,以改進(jìn)磨損嚴(yán)重區(qū)的磨損狀況。我隊(duì)建于2008年，鍋爐年連續(xù)運(yùn)行時(shí)間約為4320小時(shí),發(fā)現(xiàn)鍋爐受熱面管道磨損嚴(yán)重，為了防止受熱面因磨損發(fā)生爆管事故，對鍋爐水冷壁管、埋管及膜式壁受熱面噴涂耐磨鎳鎔基高硬度高強(qiáng)度耐磨型熱噴涂粉芯絲材料進(jìn)行重新噴涂。2.3爐內(nèi)受熱面的磨損：影響爐內(nèi)受熱面磨損的主要因素

6、包括受熱面的具體結(jié)構(gòu)和固體物流的流動(dòng)特性兩方面。3.4對流煙道受熱面的磨損：省煤器、過熱器和空氣預(yù)熱器是尾部對于流煙道的三個(gè)受熱面。進(jìn)入尾部較多的飛灰顆粒會(huì)加劇受熱面的磨損，這是影響流煙道受熱面磨損的主要原因。4防磨的技術(shù)措施2.1選擇合適的防磨材料：防磨材料包括很多，耐火材料、包括碳鋼和合金鋼在內(nèi)的金屬材料、對金屬表面進(jìn)行噴頭處理的材料等。在對耐火材料性能進(jìn)行分析時(shí)，可以從以下四方面進(jìn)行：第一，分析耐火材料敷設(shè)和鍋爐性能的相關(guān)影響；第二，鍋爐的系統(tǒng)熱點(diǎn)和整體性能；第三，敷設(shè)耐火材料的目的和功能；第四，耐火材料敷設(shè)點(diǎn)的工作環(huán)境。4.2采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)

7、計(jì)：在對鍋爐的不同部位進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)燃燒性能、鍋爐運(yùn)行狀況以及各部位的磨損機(jī)理等有針對性的進(jìn)行。4.3對材料工作表面進(jìn)行特殊處理：進(jìn)行金屬表面處理的技術(shù)有很多，包括熱處理、熱浸鍍以及電鍍和熱噴涂等，但是，行之有效的防磨措施當(dāng)屬熱噴涂技術(shù)。5耐火材料的種類及其失效原因目前，國內(nèi)的循環(huán)流化床鍋爐用的耐火材料按照作用可以分為耐磨耐火材料的磚、澆注料以及可塑料和灰漿；耐火保溫材料的磚、澆注料和灰漿；耐火材料的磚澆注料和灰漿三類。通常采用磷酸鹽磚和澆注料、碳化硅磚和澆注料、耐磨耐火磚和澆注料、硅線石磚和澆注料、剛玉磚和澆注料，以及還有較高檔的氮化硅結(jié)

8、合碳化硅產(chǎn)品等。但是，耐火材料的破壞隨著大量循環(huán)流化床鍋爐的相繼投入運(yùn)行，造成了越來越多的事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于