循环流化床锅炉水冷壁磨损原因分析

循环流化床锅炉水冷壁磨损原因分析

王平

内蒙古北方蒙西发电有限责任公司  内蒙古鄂尔多斯市  016014

摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对循环硫化床锅炉的应用也越来越广泛。CFB锅炉通常是指在同一台流化床锅炉中功率更大、燃料适应性更广的锅炉，在其实际应用工作环节中同样也还存在的一系列质量问题，如水冷壁管极易磨损，连续运行周期短，易发生爆管事故。因此，迫切需要探索一套适用于CFB锅炉磨损防护的方法，本文首先分析水冷壁磨损的成因，其次探讨水冷壁磨损的影响因素，以供参考。

关键词：循环流化床锅炉；水冷壁；磨损

引言

循环流化床（CFB）锅炉以其燃料适应性广、深度调峰能力强等突出特点，在我国得到快速发展，目前已经达到600ＭＷ超临界蒸汽参数等级。超临界CFB锅炉深度调峰运行实践表明，锅炉在低负荷稳燃、水动力安全、宽负荷脱硝、快速变负荷等方面仍存在诸多技术难题，制约ＣＦＢ锅炉深度调峰能力的发挥，影响机组安全经济环保运行。

1水冷壁磨损的成因

1.1锅炉房管壁磨损原因

锅炉四角区域上的水冷壁最容易遭受磨损。主要的原因是，与平壁区域的比表面积相比，直角区域由于在高温锅炉连续运行的期间中收集到的高速上升的气流含量较少，导致了沿金属管壁垂直向下快速流动上升的高温固体煤渣的气体浓度会更高，流速则要更快。此外，该区域内固体的悬浮颗粒可能与高温金属壁面之间就有着很大范围的摩擦磨损，而且磨损概率也相当大。

1.2炉膛内温度

炉膛燃烧器区域中的温度越高，灰分就越容易达到软化状态，或者达到熔融状态，这就使得形成结焦的可能性变大。燃烧区域内的温度越高，煤粒中容易挥发的那部分物质的气化也就越强烈，结焦就越容易形成。

1.3能耗指标不同

CFB厂用电率略高于同容量煤粉锅炉，有较大的改善空间。它的运行成本与煤质密切相关，由于其可以燃用劣质燃料和低热值燃料，虽然供电煤耗略高，但仍有较好的燃料替换收益。

1.4锅炉内不规则区域的磨损原因

水冷壁的不规则磨损的区域材料主要是系是指通过锅炉内壁的开口、锅炉内壁的出口等的区域材料和流水平管壁焊缝。通过凸面管壁焊缝的区域材料的磨损作用强度大大高于流平管壁，这一点上主要原因也是系指的由于不规则的磨损使凸面管壁焊缝材料对整个锅炉局部轴流动张力系统产生的冲击与干扰的作用强度高。一般认为正常受力情况条件下，壁孔流体对炉底部的弯头壁部的压力冲击或磨损腐蚀作用一般比在锅炉内壁上部产生的弯头侵蚀更严重，这当然也是单指是由于流体高速粘性材料在沿锅炉水平管壁缝隙内向下高速流动变形时而造成对流体管壁的局部或巨大局部压力和冲击破坏作用下造成的。这些导致位置磨损问题产生的另几个比较主要的原因之一是，当有高速气体的流动速度和只有少量的固体物质在流动的过程时，大体积尺寸颗粒材料将相互碰撞分离并在最终时与液体混凝土体材料一起被流出炉膛，从而将其抛到受热面上。

2水冷壁磨损的影响因素

2.1本体结构原因

由于锅炉结构及部分构件设计方面配置不合理，不完善等因素，引起锅炉在运行过程中容易出现偏离燃烧条件的状况，久而久之或突遇某种异常情况时，即发生结焦。在设计阶段，由于脱离实际，设计出来的一些循环流化床锅炉的结件，与实际工况不完全相适应，导致运行当中出现流化效果不佳。比如，按设计做出的布风板、风帽等，由于不切合实际，运行中就达不到预期目标。其次是制造阶段，布风板、风帽等主要构件出现超出允许误差时，如果投入运行，势必会产生不良后果，引起流化不均匀，严重时将导致锅炉的燃烧状况变化。甚至无法通过人为的调控手段来避免结焦。再次是风帽堵塞。风帽一旦堵塞，轻微时会影响锅炉的出力和效率，进一步恶化时，将会产生流化不良或不均匀的现象，也容易导致炉内结焦。

2.2床温对锅炉运行的影响

床温升高，飞灰、炉渣含碳量降低，气体污染物排放量明显降低，烟气中CO排放量降低幅度最大。这说明床温升高有助于煤粉颗粒进一步燃烧，特别是有助于稀相区煤粉颗粒燃烧。床层温度升高必然使炉膛内温度升高，NO生成反应速度按阿累尼乌斯定律的指数规律增加，NOｘ的生成量随之增加。同时，床温升高时，锅炉热效率会出现波动。这是由于：调节床温的主要手段是改变燃料量及一二次风量，尤其是一次风，在保持正常流化的同时，还会带走密相区的部分蓄热，这部分热量将会影响排烟温度。床温升高使得炉渣、飞灰等机械不完全燃烧热损失降低，试验结果显示排烟温度上升近7℃，即Ｑ2增加，热效率会出现波动。

2.3供暖安排

在循环流化床锅炉系统的一些实际工艺应用场合中，位置因素可能对物料颗粒之间的相互冲刷作用程度都有不同的影响。在锅炉向出口的空气高速流动输送的工作过程中，会导致物料颗粒的分离，导致水冷壁严重磨损。在循环流化床锅炉设计中使用了旋风分离器设计后，水冷壁的出口、管壁的出口处和管顶附近的位置均很容易被造成磨损，迎风口侧壁的磨损程度也往往很严重。锅炉炉膛板的内外表面之间的水冷空气分配板表面之间和靠近密相区处之间的整个水冷壁系统的内外表面之间必须用耐火的材料来做保护，水冷壁内水的热流动的特性将不会对其整个锅炉水冷壁性能而产生直接的影响。通过锅炉壁面上的水冷壁来观察，炉墙、如防爆门型锅炉等锅炉的水管道一般都是直接置于该锅炉壁的外面。这两者都是因为在锅炉内壁管道中还没有可以找到凸出来的部分。如果是将这种管道直接置于锅炉壁孔内，磨损管道堵塞现象的概率将发生增多。

2.4点火投煤控制

点火初期，要特别注意适时适量投煤。要注重总结在什么温度情况下进行投煤，而当达到这个温度时，必须及时投煤，而投煤量也是必须严格掌控的。当燃煤燃烧稳定后，必须根据实际情况来缩短煤与油的混合燃烧时间，适时考虑是否需要停止加油，以应对各种突发的故障，避免出现结焦问题。另外，一旦投煤过快过多，将可能出现把炉子突然压死，火焰熄灭，造成死炉；也有可能会造成循环流化床的温度上升太快，容易引起爆燃现象。为有效防止投煤过快过猛，可以适当考虑进行间隔性投煤，在温度还处于700℃以下时，要尽量采用点动方式来间隔或慢速投煤；与此同时，要测量炉内的氧含量，并关注其变化数值，以此作为参考来合理地调节和控制投煤量和最佳的投煤时间。再则，点火结束后，应择机尽快清除锅炉里面的废渣，这样，可以消除煤渣影响锅炉正常运行的因素。此外，锅炉运行中，炉内温度的控制非常重要。保证流化床不出现持续高温，可以防止燃煤中的灰分产生软化和液化。与此同时，还要确保流化床始终保持良好的流化状态，使燃煤的颗粒混合均匀，从而有效地防止锅炉的低温结焦。

结语

循环流化床锅炉水冷壁磨损是实际工作中常见的事故，因此有必要在锅炉运行中继续发挥有效作用。从中小型火力发电厂企业的发展角度实际来看，为了真正有效地解决了这些的问题，减少火电企业直接的社会经济损失，有必要结合电站锅炉机组的运行设计运行模式，分析锅炉实际工作运行维护情况，得出这样一套实用的事故维护技术和现场处理应急方案。因此，本文重点对循环流化床锅炉磨损机理问题上进行做了进一步深入全面的技术探讨介绍和实证分析。

参考文献

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