針對循環流化床鍋爐穩定運行的防磨研究

CFB循環流化床鍋爐穩定運行對企業提高經濟效益具有重要作用。該型鍋爐以其獨特的燃燒方式，具有燃料適應性廣，負荷調節性好，爐內燃燒、脫硫同時完成等特點而受到廣泛重視。但由于鍋爐的磨損率較煤粉爐大、渣處理設備故障率高、廠用電率高等問題制約著循環流化床鍋爐的發展。基于此，豐鏈智造鎳基高質量耐磨新材料智慧防磨設計黃工以300MW循環流化床鍋爐為參考，針對影響該型鍋爐安全穩定長周期運行的因素進行分析，并簡要介紹了解決辦法和治理措施，供業內同行參考。

1 鍋爐介紹

300MW循環流化床鍋爐系東方鍋爐股份有限公司設計制造的DG1025/17.4-Ⅱ18型亞臨界，單汽包，一次中間再熱，自然循環循環流化床鍋爐。鍋爐受熱面采用全懸吊方式，鋼架為雙排柱鋼結構。爐膛由膜式水冷壁組成為一個38900（高）×28275（寬）×8439（深）的燃燒室，它由前墻、后墻、兩側墻構成。在爐膛的底部，前墻管拉稀形成風室底部及流化床布風飯，加上兩側水冷壁構成水冷風室，風室底部標高為4800mm，布風板標高為10000mm，此處爐膛深度為4006.5mm。為防止受熱面管子磨損，在下部密相區的水冷壁、爐膛上部煙氣出口附近的后墻、兩側墻和頂棚以及爐膛開孔區域、爐膛內屏式受熱面傾斜及轉彎段等處均敷設有耐磨材料，其厚度均為距管子外表面25mm，且爐膛下部耐磨材料交界處采用外彎結構防磨。

2 鍋爐存在問題及影響安全運行程度

該公司歷次爐內受熱面檢查中，水冷壁的磨損主要出現在澆注料邊緣、爐膛夾角、水冷蒸發屏澆注料終止線附近，后墻19.5m～24m層及爐膛出口區域存在管子偏磨情況，前墻34m～46m層靠爐膛B、C區管子存在磨損。根據磨損現象，分別對鍋爐A、B墻水冷壁從19.5m～38m層A、B墻間隔3m分別安裝防磨梁防磨，對前、后墻水冷壁19.5m～44m層間隔2m層分別安裝防磨梁防磨，雖然安裝防磨梁之后物料下流速度減緩，減緩管子沖刷磨損，但安裝防磨梁管子側面磨損未能有效防御，因此在側面磨損管子位置安裝防磨鰭片，可轉移側面磨損問題，雖延長了管子的使用壽命。但在檢查中也發現：焊接了防磨鰭片的管子在防磨鰭片與管子的焊縫夾角處已存在磨損情況，磨損嚴重處出現了較深的溝槽，存在磨損泄漏風險，另此類部位無法進行測厚檢查，僅通過目測檢查，對磨損嚴重的進行加焊處理。但根據焊接規定，碳鋼管同一區域堆焊不得超過3次，如焊接人員操作不當或焊接電流過大，出現過燒，損傷母材，依然會埋下隱患。經對磨損區域分析，主要在密相區以上讓管區域和爐膛出口側墻未敷設內襯材料部位，讓管區域磨損是因為循環流化床鍋爐內循環“貼壁流”沖刷造成的。爐膛出口側墻未敷設內襯材料部位泄漏是該處煙氣流速的增加、煙塵聚積，加之該處水冷壁管未敷設內襯材料，流速較高的含塵煙氣不間斷沖刷該處水冷壁管，造成水冷壁管壁逐漸磨損減薄，直至無法承受水介質壓力，造成爆管泄漏。

3 處理300MW循環流化床鍋爐問題的措施

水冷壁防磨措施：

（1）造成循環流化床鍋爐水冷壁磨損的主要因素

因為循環流化床鍋爐與煤粉爐燃燒物料的粒徑不同，燃料需要多次經過爐膛-分離器-爐膛循環燃燒。一方面大量煙氣和固體顆粒在上升過程中對爐膛管壁進行沖刷，另一方面由于內循環的作用，大量固體顆粒沿爐膛四壁重新回落對水冷壁的再次沖刷，循環往復劇烈的沖刷，造成鍋爐與床料循環接觸的部位嚴重磨損。物料對鍋爐的磨損速率的大小與物料的濃度成正比，與物料的粒子直徑的二次方成正比，與物料運動的三次方成正比。公式為：E=KμD2U3 E-管壁磨損速率mm/105h;K-煤種、磨損菅的磨損、幾何特性常數，取10-3;μ-煙氣流含塵濃度kg/m3;D-灰渣平均粒徑mm;U-顆粒運動速度m/s。從以上循環流化床鍋爐運行機理及磨損速率公式可以看出，循環流化床鍋爐磨損與四方面因素有關，第一是煤種、鍋爐幾何結構特性;第二是煙氣流含塵濃度;第三是灰渣平均粒徑;第四是煙塵含塵顆粒運動速度。那么，防磨就應從以上四個方面入手。

（2）防磨治理措施

在爐膛水冷壁管上周向加裝豐鏈智造鎳基高質量耐磨新材料智慧防磨設計防磨導流板，循環流化床鍋爐在運行過程中其床料分兩種方式循環：一種是床料上升至頂部進入分離器后下到返料腿，重新返回爐膛，這種循環叫做外循環;一種是床料在爐膛中間上升到爐膛頂部再沿爐膛四壁下降到密相區，這種循環叫內循環。爐膛密相區敷設了耐火耐磨材料，但密相區以上大部分水冷壁管都為“裸管”，內循環中床料順著爐膛四周的水冷壁快速下降形成“貼壁流”，貼壁流對水冷壁“裸管”管壁造成嚴重磨損。由于貼壁流的流速對水冷壁管磨損影響最大，因此只要降低了貼壁流的流速，磨損速率就會極大幅度降低。為了確保循環流化床鍋爐加裝了防磨梁后，內循環“貼壁流”在下降過程中遇到了阻擋的橫導流板，使流速降低，并且在這一過程中，部分顆粒改變了流動方向，貼壁流的床料減少，降低了對水冷壁管的磨損。

豐鏈智造鎳基高質量耐磨新材料智慧防磨設計水冷壁導流防磨新技術是將導流板分層安裝在爐膛四壁，多層主動阻擋貼壁灰流，使攜帶物料沖刷水冷壁貼壁流得到有效疏導，從導流板溢出灰流依然沿垂直水冷壁管排表面及管間凹槽流下但不會緊貼表面。貼壁灰流對導流板下的垂直水冷壁管的磨損也大大減小。達到改變物料流流向降低物料流流速，可逐級降低貼壁灰流速和濃度, 隔離物料流與水冷壁的高速碰撞，極大降低物料顆粒和貼壁灰流對水冷壁切削磨損的目的，從而從根本上解決水冷壁管磨損問題。此方法也可方便的用于早期的循環流化床鍋爐的改造，不受耐磨材料處是否讓管和平滑的限制，還可以用于爐膛中部局部凸起位置的防磨。

意見及建議：

豐鏈智造鎳基高質量耐磨新材料智慧防磨設計多維防范深度融合,多項創新技術，理論與方法實踐相結合。
EVI介入實地調研，即時方案，聯動評判。
圍繞CFB整體工藝生態綜合服務。
微合金析出強化主材圍繞工況需求可定制調整供給。
承諾保障水冷壁年磨損量。
防脫落技術研發搭配特殊焊接工藝更多保障。
承諾主材有效使用年限，充分保障售后服務質量。
技術，服務無極限，客我換位思考很關鍵。
從多維融合到全息感知,實戰落地扎實賦能AI防磨
豐鏈智造鎳基高質量耐磨新材料智慧防磨設計研究院黃工出品。

4 結束語

循環流化床鍋爐工作環節的開展，離不開其內部應用環節的優化，更離不開其管理環節、防磨損環節等的協調，需要引起相關人員的重視。

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