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大型CFB锅炉受热面防磨损方法探讨
一、前言
近年来,由于循环流化床(CFB)锅炉具有的燃烧效率高,煤种适应性广,负荷调节范围大,有利于环保等优点,而备受青睐,在我国热电行业得到了迅速的推广使用,但是CFB锅炉的磨损问题比较突出,严重制约了该炉型长期经济地运行。本文就长期在75t/h流化床炉实际检修工作发现的各受热面的磨损状况进行了总结分析,研究探讨CFB锅炉的磨损问题。
 二、CFB锅炉磨损概况
CFB锅炉的磨损主要发生在:膜式水冷壁、过热器、省煤器、空气预热器、风帽及浇注料等部位。
1炉内受热面的磨损机理DCQ设备管理大视野
磨损是机器最常见也是最大量的一种失效方式。凡两个相互接触或相对运动的表面都不免要发生摩擦,有磨擦即有磨损发生。由于磨损的复杂性,目前世界上还没有一个统一的分类方法,基于对不同条件的考虑,各地各学者有不同的分类方法,比较一致的看法是根据磨损方式将磨损分为以下几类,即:粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、磨料磨损、微动磨损等。1971年美国矿山机械行业建议把磨料磨损重新划分为七类:纯净流体冲蚀、撞击冲蚀、冲蚀磨损、切削磨料磨损、高应力研磨、凿削磨料磨损、冲刷腐蚀磨损。研究表明,锅炉水冷壁管的磨损失效机理是固体物料的冲蚀磨损、高温氧化和热腐蚀的综合作用。由于循环流化床炉内温度水平受脱硫最佳温度限制,一般在850℃左右,最高不超过930℃,这样的温度远低于煤粉炉中的温度水平,并低于一般煤的灰熔点。因此,与煤粉炉相比,循环流化床锅炉内结渣和碱金属析出现象要改善很多,而且由于固体物料冲蚀磨损速度相当快,因而循环流化床锅炉
受热面的失效机理以冲蚀磨损为主。DCQ设备管理大视野
2炉内受热面磨损原因分析DCQ设备管理大视野
运行方面因素 DCQ设备管理大视野
长期超煤量、超负荷运行加剧炉内磨损。煤量的大小与热负荷、煤质及锅炉效率有关。一般同等负荷下的锅炉效率变化不大,而煤量仅与煤质相关。煤中灰分越大,其入炉煤量越大,炉内物料质量浓度越高,磨损越严重。DCQ设备管理大视野
长期超床压运行会加剧炉内受热面的磨损。CFB锅炉的床压是炉内物料密度及高度的表征,床压越高,其密相层越高,密相区上移;床压越低,其密相层越低,密相区下移。当超过正常的床压运行范围时,会使密相层上移,加重炉膛上部受热面区域的磨损,当长期超床压运行时,磨损问题则会加重。
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入炉煤的颗粒过粗,入炉煤质差,煤的硬度高等往往也是加剧磨损的运行因素之一。一般入炉燃料中含有大量SiO2、Al2O3、黄铁矿等矿物质,这些物质对炉壁的不断冲刷和撞击,造成磨损。入炉燃料的颗粒直径较小,细颗粒所占的比例较多时,受热面所受的磨损程度较小;随着颗粒直径增大、粗颗粒的比例增加,磨损率会随之加重。同时入炉燃料硬度对磨损也有影响,当颗粒硬度比被磨材料的硬度低时,磨损率较低,当硬度接近或高于被磨材料的硬度时,磨损率较高。DCQ设备管理大视野
结构方面原因DCQ设备管理大视野
炉内水冷壁受热面的磨损主要分为2种形式,一种是局部磨损,或称“点”磨损;另一种是区域性磨损,或称“面”磨损。DCQ设备管理大视野
区域性磨损发生在炉内受热面的某个区域,如炉壁的四角、水冷壁的后墙、炉膛出口转向处水冷壁的迎风面、弯曲变形后的炉内管屏等。该类磨损的发生,多数也与结构有关。炉壁四角部位的物料质量浓度相对较高,相当于2个壁面物料质量浓度的叠加,同时流动状态易受到改变,导致该部位磨损较严重。由于部分CFB锅炉的返料口及进煤口均设置在炉膛后墙处,出口烟窗也在炉膛的后墙上部,而屏式受热面多处在偏向前墙的位置,使得炉膛后墙部位的物料质量浓度较前墙高,物料回流量大,造成了后墙炉壁冲刷磨损较重。炉内屏式受热面的磨损,一般是因管屏膨胀受阻引起了不规则变形后,使本来平直的管子变得弯曲,磨损基本就发生在管子弯曲的弓形部位,导致该区域的管壁较正常管子磨损率大。
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局部磨损主要与结构有关。膜式炉壁及鳍片等部件的垂直度,光滑程度对磨损的影响是不同的,任何倾斜的管屏和壁面都将带来磨损。在炉壁上即使一个很小的凸台,微细颗粒也会形成反弹,造成该处炉壁磨损。根据现场经验,局部磨损大多发生在受热面穿墙管、弯管、开孔、浇筑料上部的水冷壁,以及不规则的水冷壁焊缝、焊瘤,急转弯等部位,这些均是形成局部磨损的祸根。此类磨损中有的是结构设计问题,有的是施工质量问题。
3 预防锅炉受热面磨损的措施DCQ设备管理大视野
锅炉设计方面DCQ设备管理大视野
在炉膛下部锥段区域即密相区水冷壁、炉膛至旋风分离器出口烟窗四周及相应的侧墙局部区域、前后墙水冷壁相交的顶部高灰浓度回流区,以及炉膛四面