循環流化床鍋爐導流板防磨技術與防磨梁比較

1、循環流化床鍋爐簡介

循環流化床(Circulating Fluidized Bed，CFB)鍋爐是目前較為成熟的潔凈煤技術，具有燃料適應性廣、運行特性好、環保性能強等優點，在國內矸石發電、有色冶金、氯堿化工、造紙紡織等行業中廣泛使用，成為了電力和蒸汽供應的重要解決方案。在循環流化床鍋爐快速發展的同時，其也暴露出一些問題，特別是鍋爐廠在進行設計時對國內煤種和運行條件考慮不足，部分循環流化床鍋爐爐內磨損嚴重、連續運行時間短。

2、磨損發生的機理

循環流化床鍋爐水冷壁磨損由其運行機理所致，在爐內“環-核”流動結構影響下，中心氣流向上運動，四周貼壁流向下流動。在貼壁流向下流動的過程中，速度不斷增大，水冷壁因長期受到沖刷而磨損嚴重。

一般認為灰對管壁的磨損速率與其速度、灰濃度及灰粒度存在公式的關系：

式中：E──磨損速率，μm/100h;W──灰速度，m/s;D──灰粒度，mm;U──灰濃度，kg/(m2˙s)。

循環流化床鍋爐爐膛處于快速流態化狀態，爐膛四周近壁區顆粒團沿著水冷壁向下加速流動，并且濃度呈指數增加。灰對循環流化床鍋爐水冷壁管的磨損速率與貼壁流速度的三次方成和貼壁流濃度成正比。循環流化床鍋爐貼壁流速度高、濃度大是造成水冷壁磨損嚴重的主要原因，如果燃用的是高灰分劣質煤，則水冷壁磨損問題將尤為突出。

循環流化床鍋爐防磨的重點區域是密相區耐火耐磨材料與稀相區光管水冷壁之間的交界面。密相區耐火耐磨材料敷設在水冷壁管上，不會對水冷壁管產生磨損;稀相區物料濃度較低，且物料流向與水冷壁管方向一致，一般也不會產生大的磨損。在兩者之間的過渡區域，顆粒濃度相對較高，且管子方向與物料流向不一致，易產生渦流引起磨損。

3研究對象

某電廠8臺240t/h CFB鍋爐鍋爐主要由爐膛、高溫絕熱分離器、自平衡“U”形回料閥和尾部對流煙道組成，采用單爐膛膜式水冷壁，循環物料的分離采用高溫絕熱旋風分離器，過熱器分三級布置，中間設二級噴水減溫器，尾部煙道設三級省煤器和一、二級空氣預熱器。

鍋爐2個高溫絕熱分離器布置在燃燒室與尾部對流煙道之間，高溫絕熱分離器回料腿下布置一個非機械型回料閥，回料為自平衡式，流化密封風用高壓風機單獨供給，分離器及回料閥外殼由鋼板制造，內襯絕熱材料及耐磨耐火材料。對于這8臺鍋爐而言，受熱面磨損較重，鍋爐連續運行時間一般僅為3~4個月，低于國內平均水平。

4防磨隔板技術應用效果

為降低鍋爐磨損，電廠首先選取防磨隔板技術進行了示范鍋爐改造，在爐膛四周沿高度方向呈一定布置了五道防磨隔板，防磨隔板焊接在膜式水冷壁管中間的鰭片上，與水冷壁管之間留有一定的膨脹間隙。根據防磨隔板技術設計原理，通過此技術逐級降低貼壁灰流速和濃度，延長了水冷壁的使用周期。

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。防磨效果良好，一直運行未再更換水冷壁管。

5防磨梁技術應用效果

與防磨隔板不同，防磨梁技術主要由抓釘、耐火耐磨可塑料組成防磨凸臺(防磨梁)，貼壁流在下降過程中受到防磨凸臺(防磨梁)阻擋限制了速度和濃度，進而減小了磨損。由于構成防磨梁的主體是耐火耐磨可塑料，而且整根防磨梁是一次成型，梁本體堅固牢靠，由于焊接工作量主要集中在銷釘上，因此施工更為容易。重點對防磨梁的敷設高度、結構尺寸進行了核算，在保證防磨效果的同時減少對鍋爐傳熱的影響。

從實際應用情況來看，8臺240t/h循環流化床鍋爐采用防磨梁技術后連續運行時間普遍延長至8~10個月，停爐檢修水冷壁更換量由之前的60~80根降低至10根以下，依然需要更換水冷壁管。對比改造前后運行數據，在相同工況下床溫增加幅度為5℃，但鍋爐出力負荷受到明顯的影響。

6分析與結論

1)在改善邊壁流流動特性方面，防磨梁技術和防磨隔板技術原理近似，雖然防磨梁也比較堅固耐用，但相比較豐鏈智造鎳基高質量耐磨新材料智慧防磨設計合金防磨隔板，大大不如;

2)防磨隔板的防磨部署和施工設計將會極大平衡鍋爐運行出力的影響，防磨梁布置方案即使經過詳細計算后，依然會有明顯的對鍋爐運行影響;

3)240t/h循環流化床鍋爐采用豐鏈智造鎳基高質量耐磨新材料智慧防磨設計導流板防磨技術后連續運行周期可以從3~4個月延長至一年以上，同時每次停爐檢修工作量大幅度下降;

4)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技術防護效果優良，應作為循環流化床鍋爐防磨治理的首選技術。

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