循環流化床鍋爐水冷壁防磨導流板的應用

隨著我國經濟的不斷發展，各種企業紛紛出現，緊接而來的就是環境的日益惡化，對此國家政府也出臺了相關的環保政策，為了改善大氣環境，因此對于污染比較嚴重的鍋爐污染物的排放提出了更高要求。而循環流化床鍋爐水技術能夠實現清潔燃燒進而解決大氣污染問題，而且也得到了大力的發展和推廣。但是循環流化床鍋爐的爐內因為持續受高濃度床料沖刷、磨損影響，水冷壁管壁厚會逐漸變薄，容易導致泄漏或爆管事件的頻繁發生，這給工廠的安全、穩定運行帶來了嚴重影響。由此可見嚴重的磨損問題給企業帶來了困擾。接下來在文章當中我們針對鍋爐水冷壁的磨損、磨損機理以及當前的結合現狀做了分析，同時提出針對性的磨損防范措施，以供他人參考。

關鍵詞：循環流化床；鍋爐水冷壁；防磨導流板

引言

循環流化床鍋爐具有獨特的清潔優勢，其特殊的燃燒方式避免了給環境造成污染，因此得到了大力的推廣和快速發展。但是在循環流化床鍋爐大量應用和生產的過程中，其磨損問題逐漸暴露出來，這給各個企業帶來了一定的困擾，所以必須采取更有效的防磨措施來應對鍋爐水冷壁磨損問題。

一、分析循環流化床鍋爐水冷壁磨損現狀

循環流化床鍋爐燃燒過程中爐內的溫度非常高，內部會發生劇烈的化學反應，其中爐膛密相區是其中最惡劣的地方。鍋爐爐內水冷壁磨損最為典型部分是爐膛下面設有耐磨澆注料的尾處。因為在鍋爐工作時，當沿膜式壁面下物流時，即壁面流時，如果碰到澆注料突起部分情況下，壁面流向會形成局部的渦流狀，這樣急速下落的高濃灰遇到燒注料過硬時會反彈后不斷沖刷和磨損水冷壁。根據水冷壁管磨損的原因，我們可以在設計循環流化床鍋爐的過程中選擇合理的流化速度，同時針對磨損情況選擇主動或者被動的防磨措施，主動防磨是破壞產生磨損的渦流，改變流場結構，或者將受熱面躲避渦流區布置；被動防磨是在易磨損部位增加管子的壁厚或者加設防磨瓦、金屬噴涂等。
新型CFB鍋爐為避免磨損，采取將膜式壁讓管技術，通過折彎處理，使內部形成上下一致，處在同一垂直平面，這個平直下滑時，不會形成局部的渦流現象，極大地減輕了磨損的發生，有效解決了磨損問題。

二、循環流化床鍋爐水冷壁磨損的主要原因

（1）不規則區域管壁的磨損原因。水冷壁的不規則區域主要是指爐壁的開口，爐出口附近和管壁上的焊縫。穿過墻壁的磨損要大于水墻的磨損，這主要是由于不規則墻壁引起的局部流動力的大擾動。一般情況下，壁孔下部的肘部磨損比上部更嚴重，主要是粘附材料向下流向肘部造成的沖擊導致的。經驗表明，水墻內表面上的小凸起會導致凸起點和周圍水冷壁管嚴重磨損，直到凸起點變平。水冷壁和爐頂出口附近爐頂受熱面的磨損主要是由于氣固兩相流離開爐子，大顆粒物料分離甩向受熱面導致的。

（2）爐膛下部衛燃帶和水冷壁管過渡區域管壁的磨損原因。通過相關的試驗研究，專家和學者證明在循環流化床爐膛水冷壁周圍有高濃度的下行的物料流,位置越靠下料層厚度和密度就越大。盡管下降的物料流能夠沖刷水冷壁,但因為實際的運行方向和表面處于平行狀態，能夠在一定程度上降低產生的磨損。當貼壁下行的物料流被阻擋，轉變實際的運行方向后,被爐內密相區上升的氣流和物料托起而形成禍流。

（3）爐膛角落的管壁磨損原因。在爐膛四角區域的水冷壁上產生的磨損比較嚴重,主要是因為和平壁表面比較，在直角區域匯集的上升氣流比較低，沿壁面向下流動的固體物料濃度高、速度大；除此之外,在角部區域，顆粒碰撞金屬表面產生沖擊磨損的幾率比較大。

三、循環流化床鍋爐水冷壁導流板防磨機理

循環流化床鍋爐磨損是鍋爐工作人員棘手的問題，為降低鍋爐水冷壁的磨損，有效疏導物料在水冷壁貼壁流的沖刷帶，隔離水冷壁與物料下落時的高速碰撞，降低物料顆粒對水冷壁切削磨損，極大改善水冷壁管磨損的情況，從根本上解決水冷壁管磨損問題，我們應用了水冷壁導流防磨新技術，該技術就是在爐膛四壁分層安裝防磨導流板。
防磨機理主要為：通過對于爐內邊壁區進行破損，這樣爐內密相區內邊壁流速的物料顆粒濃度得到降低，物料顆粒與水冷壁之間的接觸減少。

通過導流板的設置，向下流動的物料下滑時，在碰到導流板時速度非常慢，過了導流板后才開始下降，在防磨導流板的距離與原爐膛的高度之間，高度比得到縮短，物料顆粒的下滑高度得到了縮短，通過降低顆粒流動的速度，可以極大降低對水冷壁面的磨損，幾乎與煤粉爐接近，最大程度降低磨損程度。

四、新技術導流板防磨的優勢

（1）安裝施工周期短、安裝簡便。以240噸鍋爐為例，施工周期僅需3天。疏導型水冷壁防磨新工藝已被多家電廠采用，運行實踐表明水冷壁加裝導流板后磨損明顯減輕，連續運行2年水冷壁管磨損不超過0.1mm，尤其是澆注料過渡區不再采用其他任何防磨措施，也不會因水冷壁磨損泄露產生停爐的煩惱。

（2）導流板防磨新技術其本質是以疏導爐膛內顆粒物料，使其形成內循環，導流防磨技術所使用的導流板是耐高溫、耐磨多元素合金鑄造成型，較高溫度能達1250℃，抗拉強度≥560Mpa，該材料很好的配合了循環流化床鍋爐水冷壁防磨工藝，從材料上保證了該工藝的使用6年以上壽命。

（3）根治面壁流角渦流對水冷壁的接觸磨損原理，改變物料面壁流向及膛內四角的物料顆粒渦流流向，使物料流傾向于中心，避免和水冷壁碰撞。

（4）防磨導流板主要安裝在爐膛四周的密相區，因其是金屬材質，對熱傳導能起到一定的增強作用，所以不會對鍋爐內載負荷能力產生任何負面影響。

（5）導流板能有效破壞物料流在不平滑管壁處形成的渦流，減少物料粒子與水冷壁的碰撞，避免固體物料對水冷壁管的磨損，起到保護水冷壁的作用。

（6）防磨導流板分層安裝在爐膛四周，能有效降低物料顆粒沿水冷壁管下落的速度，隔離物料流與水冷壁管的接觸，從而根本上解決了水冷壁管磨損問題。

五、水冷壁防磨導流板安裝及使用的關鍵點

在安裝施工中對于防磨導流板的材質進行選擇，要保證在鍋爐啟停以及使用過程中不開裂，要保證其抗振抗熱性。由于水冷壁下部流速快，防磨帶的防護高度要相對小，以防上下不均發生磨損現象。要對于使用中的要點比如安裝尺寸、間距以及形式等按要求制作，充分發揮導流板的防磨作用。

梳形導流板，分橫板（梳形板）、豎板兩種。橫板（梳形板）解決面壁流，豎板解決渦流。橫板（梳形板）分為連三、連二、連一三種，它的形狀取決于水冷壁管子的間距。據我們掌握，直徑Φ60管子為105、100、90、80.5、80五種間距，直徑Φ51管子分為100、80兩種間距。?

梳形導流板的橫板（梳形板）采取波復式焊法，上點焊、下點焊。熱脹縫處理技術焊接中掌握，即掌握導流板平衡技巧；掌握焊接的平面斜度；掌握熱脹縫的處理。超出熱脹縫范圍，焊工用其他材料圍縫解決。豎板焊接采用上下垂直，上下角左右和中間處統一點焊為標準。焊接中，焊工應牢記不能碰撞管子和拉弧管子（工程結束后管子不能出現任何痕跡）。導流板的弧度卡在管子上，焊接點統一在鰭片上，焊條采用韌性較好的耐熱鋼A402焊條，焊接點牢固不脫落。

六、結束語

循環流化床鍋爐水冷壁產生磨損影響鍋爐運行安全，限制了循環流化床鍋爐優勢的發揮，給企業帶來較大的經濟損失。為了有效的解決循環流化床鍋爐的磨損問題，就要采取水冷壁防磨導流板措施來減少磨損。在防磨導流板設立時要注意間隔一定高度，合理設置，以發揮導流板的作用，減少對水冷壁的磨損

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