循环流化床锅炉快速磨损失效机理 mechanism of rapid erosion failure in cfb boilers.pdfVIP

第40卷第1期 中国电力 VoI．40．No．1 2007年1月 ELECTRlCP0、x，ER Jan．2007 德罐瓣他蔗镝炉憾越鏖攒关皴栅；蓬 邓化凌·，王 勇z，宋云京·，岳增武· (1．山东电力研究院，山东济南250002；2．中国石油大学，山东东营257061) 摘 要：用扫描电子显微镜(SEM)对实际运行后的循环流化床(CFB)锅炉水冷壁管局部磨损区域的微观形 貌进行观察和分析．研究了局部磨蚀坑的形成过程．提出了CFB锅炉水冷壁快速磨损失效的新机制和“微 区凿削”磨损模型。结果表明：水冷壁失效主要是高攻击角颗粒撞击磨损与低攻击角颗粒冲刷磨损结合的 局部快速冲蚀形成小而深的磨蚀坑．磨蚀坑下部台阶磨损失效的微观机制是撞击一疲劳一塑性变形一表面微 裂纹一冲刷一脱落，磨损速率最快；底部磨损失效的微观机制为冲刷一切削一撞击一剥落，磨损速率较快；两 侧面的失效机制为氧化膜破碎脱落．磨损速率最慢。3种磨损机制的综合作用使局部磨蚀坑迅速向深部发 展．从而使水冷壁管快速减薄失强而引起爆管事故。 关键词：循环流化床锅炉：微区凿削：快速磨损；机理 中图分类号：TK229．6+6 文献标识码：A 文章编号：1004。9649(2007)01—0048．04 0引言 型的局部磨损宏观照片。图1是管壁上的防磨涂层 上部边缘处的磨损．由于涂层具有一定的厚度而在 循环流化床(CFB)是近年来在国际上发展起来上部边缘形成凸台．使沿管壁下行的物料流经此处 的煤的洁净燃烧新技术．循环流化床锅炉是一种高 时发生变向形成涡流．从而造成局部磨损。局部磨损 效、低污染的新型锅炉[I-3]，具有燃料适应性广、燃烧效坑下部(A区)及两侧(C区)形成较陡的立壁，底部 率高(燃烧效率达99％；锅炉效率达88％～91％E4-51)、调(B区)存在几条宏观沟槽，凿削现象十分明显。图2 峰幅度大以及灰渣易于综合利用等优点．已成为新 是从炉管上割取下的局部磨损的试样．磨损在管壁 世纪能源利用技术的发展方向之一。随着CFB锅炉 上形成台阶(D区)．肉眼观察发现磨损台阶与磨损 的普及使用．其在运行中的问题也逐渐暴露出来，主 坑底部表面十分光滑．以上2处局部磨损的共同点 要表现在运行时数少、磨损严重、出力不足等方面。 是磨损面积小而较深．而局部磨损区域周围的管壁 尤其是CFB锅炉的磨损问题．已成为严重制约该类 磨损较轻。 锅炉应用与发展的首要问题[一]。因此，对CFB锅炉 的磨损机理进行研究具有重要的理论及现实意义。 通过对多台循环流化床锅炉受热面爆管失效分 析．发现引起爆管、造成停炉事故的不是大面积的均 匀磨损．而是单根管子局部区域的磨损，其宏观形貌 如刀凿一般。局部磨损速率很快．往往使炉管快速减 薄失强而引起爆管事故。我们把这种局部区域的快 图1 炉管与涂层过渡处的局部磨损 速磨损称为“微区凿削”磨损．通过扫描电子显微镜 Localerosionareaonthetransitionofthetube Fig．1 region 对磨损表面的微观形貌进行观察和分析．研究局部 andthe coating 磨蚀坑的形成过程和失效的微观机制。 2局部磨损的微观形貌观察与分析 1 局部磨损的宏观形貌 将图2中试样在扫描电子显微镜下观