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循环流化床锅炉典型磨损问题浅述 宁波市特种设备检验检测中心 罗昭强、陈明 循环流化床锅炉由于其独特的流体动力特性和结构使其具备有许多独特的优点，如燃料适应性广；燃烧效率高；高效的脱硫；氮氧化物的低排放；其它污染物(CO、HCL、HF)的低排放；燃烧强度高，炉膛截面积小；燃料制备系统简单；容易实现灰渣综合利用；负荷调节范围大，调节速度快等。近年来，由于可持续性发展的要求得到广泛的认同，使得循环流化床锅炉的优点日益突显，应用日益广泛，目前我市在役及在建的热电机组总共拥有103台机组（最大单机蒸发量500t/h,最大额定出口压力14.9MPa,最高蒸汽出口温度541℃），其中47台为循环流化床锅炉。 尽管循环流化床锅炉的优点较突出，但实际应用表明循环流化床锅炉的运行可靠性方面在现有技术成果下还尚显不足，有些问题尚待解决。特别是受热面磨损问题，故障停炉频繁，使得其一些固有的优点会打一定折扣，比如钢材耗量，运行成本，总体效率。由于循环流化床锅炉内的高颗粒浓度和高运行风速，锅炉部件的磨损是比较严重的，我市某些投运行较早的循环流化床锅炉甚至达到了1个月左右就会因水冷壁管磨损爆管停炉一次的状态。如此高的故障率确实应引起设计、制造、安装、运行、检修、检验各方的足够重视。 一般认为，磨损主要与风速、颗粒浓度以及流场的不均匀性有关。有研究表明，磨损与风速的3.6次方成正比，与浓度成正比。流场的不均匀性一般与设计、制造、安装及运行控制有较大关系。经过十来年对我市在用循环流化床锅炉的检验实践，总结了一些常见多发磨损部位及结构等原因分析，共大家参考。(由于水平有限，错误难免) 磨损部位一：炉膛底部耐磨可塑料层上沿附近的水冷壁管，此部位由于处于密相区(或附近)，颗粒浓度特别高，也较易磨损。一些设计、制造单位在此处的结构设计中也采用了一些方法来减轻磨损，但问题未得到根本性的改观。结构一：采用平台阶式(图1) 美国FW公司在中型超高压循环流化床锅炉中采用这种结构，设计认为让耐磨可塑料内壁与水冷壁保持一定距离，上升不会直接冲刷水冷壁管，且床料在台阶上的自然堆积形成楔形(图1)，可以避免面壁流(向下)中高浓度颗粒直接与此部位的水冷壁管碰撞而产生磨损。实践中确实也有几台此类型在用锅炉该部位磨损速率不大的情况，但磨损速率不大的炉型是燃用灰分较低的石油焦作主要燃料的。而采用灰分较高的烟煤则还是存在较大的磨损速率。主要在于虽然在耐磨可塑料上沿台阶上有自然堆积，但炉膛四壁的下降流大量高浓度粒子流不断下落对松软的楔形堆积形成一定速度冲击，在此处碰撞、飞溅，造成对水冷壁管表面氧化膜的破坏，进而侵蚀金属基体；另外含有一定浓度粒子的上升流在经过此台阶处会形成涡流直接对台阶上部的水冷壁管冲刷磨损(图2，图3)。 结构二：采用水冷壁管让管弯曲与耐磨可塑料内面基本平齐(图4)。 由于安装工艺方面的难度，使得水冷壁管与内壁不能完全平齐，仍存在上升流形成涡流对耐磨可塑料上一定范围水冷壁管的磨损，但比台阶式要好一些。 磨损部位二：水冷壁对接焊缝上下。主要原因有焊缝余高，鳍片补板质量，对接偏差，(对接偏差由制造偏差和安装偏差两方面造成，制造厂对几何尺寸控制不准确，使安装难以完全控制对接偏差；或安装单位自身几何尺寸控制不好，造成对接偏差大)这些都造成局部的结构不连续，引起沿四面水冷壁内壁向下的高粒子浓度的下降流形成局部碰撞,直接冲刷焊缝上部(图5)，或改变下行路线与周围粒子碰撞后再冲刷焊缝下部管子(图6)。 磨损部位三：局部开孔让管，造成结构不连续，形成对向内突出部件的磨损。(图7) 磨损部位四：炉膛出口附近水冷壁管。由于一定浓度粒子流在此部位发生流向改变，由顺向冲刷变成横向冲刷，造成水冷壁管单侧磨损较严重，甚至成深的沟槽状 (图8,图9)。 磨损部位五：无规则的分布。主要与运行控制及风帽损坏等造成流化状态紊乱(粒子流在炉膛内运行不规则或成湍流态)造成对水冷壁管的横向冲刷(图10)。 尽管循环流化床的磨损机理较复杂，影响因素也很多，但大部分磨损还是有规律可循的。要减少磨损，可采用： 尽量顺向布置水冷壁等受热面。 炉膛下部耐磨可塑料与水冷壁管过渡部位应尽可能平滑。 尽量避免局部结构不连续。 局部磨损部位用厚壁管。 表面处理(喷涂或表面渗氮)等方法。 在设计精心、制造安装细致、运行管理到位的情况下，也可以做到磨损量很少，长期不停炉运行。 (我市一单位两台220t/h循环流化床锅炉无故障停炉连续运行时间最长达300多天。) 2006年1月18日 优秀文档，精彩无限！ 优质文档，精彩无限！ 图1 图1