如何解决循环流化床锅炉的磨损问题？（8月份讨论话题）

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• 余音缭绕 (2008-8-03 16:20:49)

  摘 要：目前我国电站锅炉因受热面磨损造成的停炉事故约占锅炉总事故的1／3。由于循环流化床锅炉炉内灰浓度高，金属部件的磨损是造成其运行事故的主要原因之一。 因此，循环流化床锅炉中金属部件的防磨措施，直接影响锅炉机组的经济、安全运行，所以要特别重视锅炉受热面的防磨。介绍了循环流化床锅炉金属部件磨损及其产生原因，提出了不同的防磨措施。
  　　关键词：循环流化床锅炉；金属部件；磨损；防磨
  　　
  　　1 循环流化床锅炉金属部件的磨损
  　　
  　　1.1 布风装置的磨损
  　　循环流化床锅炉布风装置的磨损主要是风帽的磨损与风帽小孔扩大的磨损两种情况，其中风帽磨损最严重的区域发生在循环物料回料口附近，主要是由于较高颗粒浓度的循环物料，以较大的平行于布风板的速度分量冲刷风帽导致的。也有风帽小孔高速气流引起物料粒子的撞击；物料的颗粒越粗、越硬、流化风速越高、床压波动越大，磨损就严重。
  　　1.2 炉膛水冷壁管的磨损
  　　炉内水冷壁管的磨损可分为四种情形：炉膛卫燃带与水冷壁管过渡区域（密相区）管壁的磨损；炉膛四个角落区域的管壁磨损；锅炉炉膛出口自底部向下1.5米范围内两侧管壁的磨损；不规则区域管壁的磨损。炉膛卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损主要是安装拼接焊缝时造成局部磨损的条件。在过渡区域固体物料在局部产生涡旋流；自上向下的固体物料在交界区域产生流动方向的改变而对管壁产生冲刷。炉膛四个角落区域的管壁磨损原因是角落区域密封鳍片在安装时内表面粗糙，并且固体物料浓度高，同时流动状态也受到破坏。锅炉炉膛出口自底部向下1.5米范围内两侧管壁的磨损，主要原因是固体物料在改变流动方向时产生的涡流冲刷。不规则区域管壁（如温度、压力测点等）的磨损原因主要是不规则管壁改变了物料的流动特性，而造成较大的物料波动冲刷。
  　　1.3 尾部受热面的磨损
  　　尾部受热面的磨损主要是飞灰对受热面的磨损，多发生在过热器的迎风面，省煤器两端和空气预热器进口处。过热器区域的温度比较高，大多数灰粒比较软，对受热面的磨损并不十分严重。但在省煤器区域由于烟温低，灰粒变硬、且体积收缩表面形成尖锐的棱角，对省煤器管排的磨损相当严重。空气预热器进口处管壁的磨损是由于烟气流速、方向的改变而产生的磨损。
  　　
  　　2 循环流化床锅炉的防磨措施
  　　
  　　在设计上，风帽采用定向设计，在排列上采用间隔排列方式，避免风帽相互直吹，保证风帽小孔气流速度的稳定，气流分布均匀，以降低冲击磨损。在运行时，防止大颗粒物料进入床内床，锅炉用风稳定，使流化物料在小范围波动，尽可能的减小物料对布风装置的冲刷磨损。
  　　在卫然带与浇注料的过渡区采用外弯管形势可有效降低此处的磨损，并在卫然带以上1-1.5米的范围内对水冷壁管壁进行超音速电弧喷涂。喷涂处的管面过渡要平滑，不能有凸台。在水冷壁上加焊导流防磨带（来破坏向下流动的固体料流），从而达到防磨目的。
  　　一般来说，循环流化床锅炉水冷壁管的磨损较轻。为了防止炉内水冷壁的磨损,在水冷壁上避免使用任何凸台。即使一个尺寸很小（灰粒尺寸的数倍）的焊接缺陷凸台也会加速该处水冷壁管的磨损。因为炉内循环灰沿水冷壁面流下，速度较大的飞灰在该凸台反射，造成磨损。由于同样的原因，循环床内应慎重选用穿墙弯管的结构。
  　　防磨盖板是锅炉传统防磨措施之一，其结构见图一，主要用于尾部烟道对流受热面，防磨材料根据防磨位置烟气温度选取，一般采用不锈钢和20G钢两种材料，板厚为2mm。将烟道与省煤器管的距离适当加大一些，切除烟气走廊，加装烟气导流板（见图二），在导流板上钻一些孔来消除烟气偏流，可有效的解决省煤器管的磨损问题。对管式预热器加防磨套管。
  　　
  　　因此，在循化流化床锅炉的设计中，对流烟道受热面的磨损问题仍应受到高度重视，适当降低烟速是必要的。对磨损较严重的受热面，宜采用顺列布置。错列管束尽管传热强，用材经济，但最大磨损量约为顺列的2倍。顺列膜式省煤器防磨性能较好。

• dongjiang1001 (2008-8-04 09:59:22)

  对于循环流化床锅炉来说，磨损比较严重的部位有：炉膛风帽、蒸发管、高低过热器、高低省煤器和布风板水冷壁。
  对于换热管来讲，我们都采取了焊接防磨片的方法来减轻磨损，效果不错，长期运行发生爆管的几率都不大；
  对于炉膛风帽来讲，这个问题有点棘手，想不出好的防磨措施，一般运行200来天会有一半的风帽损坏，通常情况下，我们都是通过工艺操作来减轻对风帽的磨损，一是对炉膛压力的控制，二是对一次风量的控制，但毕竟还是经常对锅炉的负荷做调整，所以减轻风帽磨损的效果不明显。

• backhamm1982 (2008-8-04 13:11:00)

  风帽的材质是什么阿？

• jimodeniu (2008-8-05 22:52:52)

  对于大部分的换热[wiki]管件[/wiki]，一般采取了焊接防磨片的方式；
  整体防止磨损的运行策略重要的是控制燃烧用的风量,即燃烧用的氧量足够即可,尽量减少过量空气系数以减少增加烟气量引起的磨损.
  布风板内由于磨损严重且维修不方便,可以将其中的水冷壁管取消,即使减少了部分受热面,但整体经济性会更好一些.
  
  [ 本帖最后由 zgl930619 于 2008-8-6 09:24 编辑 ]

• huifa (2008-8-07 17:49:47)

  根据磨损理论分析,循环流化床锅炉受热面和耐火材料磨损的主要原因是固体物料对锅炉炉膛各部位的冲蚀,即冲刷磨损和撞击磨损的综合结果磨损与固体物料的浓度!速度!颗粒特性和流道几何形状有密切关系"
  111 布风装置
  布风装置的磨损有两种情况,一种是风帽磨损另一种是风帽小孔磨损扩大,风帽磨损最严重的区域,发生在循环物料回料口和排渣口周围,其磨损的主要原因是由于较高颗粒浓度的循环物料以较大的平行于布风板的速度分量冲刷风帽造成的;风帽小孔的磨损扩大会改变布风特性,但发生此类磨损的原因目前还不十分清楚
  112 卫燃带与水冷壁过渡区域
  卫燃带与水冷壁过渡区域的磨损形式,磨损发生在炉膛下部卫燃带与水冷壁管的交界处"磨损机理有两个方面:一是在过渡区域内,由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运行方向相反,在局部产生涡流;二是沿炉膛壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变,对水冷管产生冲刷"
  113 不规则管壁区域
  不规则管壁包括穿墙管!炉墙开孔处的弯管!管壁上的焊缝及炉内的[wiki]测试[/wiki]元件,如热电偶等"
  运行经验表明,即使很小几何尺寸的不规则管壁也会造成局部的严重磨损,其中开孔上部的弯管磨损较轻,而开孔下部的弯管磨损比较严重"对于测试温度的热电偶,为测得炉内真实温度,必须有足够的热电偶插入深度,插入热电偶后会对局部的流动特性造成较大的扰动,造成热电偶护套或邻近水冷壁管的磨损"
  114 过热器和省煤器
  在循环流化床锅炉中,设有分离器和返料装置,分离效率高达95[wiki]%[/wiki]以上,但由于炉内固体物料浓度很高,分离器未能捕集随烟气进入对流烟道的飞灰量,对流烟道飞灰量的绝对值仍很高,因而对流烟道中的飞灰浓度相当大,同时在尾部烟道中烟气一般向下流动,固体颗粒随烟气流动,同时受重力作用,颗粒的绝对速度是烟气速度加颗粒终端速度,比炉膛内烟气上升气流的绝对速度要高"高的颗粒浓度加之高的颗粒速度,导致过热器!省煤器迎风面产生撞击磨损"
  2 循环流化床锅炉磨损的预防
  211 布风装置
  布风装置的风帽防磨措施是选择适当的风帽材料,选用高耐磨铸钢材料,由原来机加工风帽小孔改为一次铸造成形风帽,加厚风帽顶部的耐磨层厚度充分减小风帽的内应力,提高风帽的抗热振性"
  212 卫燃带和水冷壁过渡区域
  根据磨损机理,在锅炉卫燃带浇注时改变交接区域的几何形状"使耐火层过渡区域变得更陡,而
  后依靠床料的自然堆积来改变物料流动方向"试验证明,改进后水冷壁管的磨损仍然较严重,只是管壁磨损区域比初始上移了一段距离,因此在卫燃带终止区域提出一种新的设想,是改变水冷壁的几何形状,耐火材料结合简易弯管使卫燃带区域与上部水冷壁管保持平直,这样固体物料沿壁面平直下流,消除了局部产生易磨区"从理论上是可行的,受使用现场条件限制无法实施,只有在锅炉设计时考虑
  213 不规则管壁区域
  不规则管壁区域在炉内部较多,而且是锅炉必要的开孔,水冷壁焊缝!炉内测试元件开孔等"防磨
  的有效办法是:
  (1) 平直于水冷壁加装防磨板,防磨板与水冷壁不能有较大的突出,最好加装于磨损区域
  (2) 测试元件开孔部位除采取上述措施外,必须加装测试元件防磨护套
  214 过热器和省煤器
  过热器!省煤器的磨损机理是飞灰烟气的撞击造成表面疲劳流失,造成管束迎风面磨损"研究证明:减小撞击磨损的有效方法是,必须减小飞灰颗粒的冲击速度"因此,要减轻过热器及省煤器管束的磨损主要应从降低烟气流速方面采取措施
  过热器的防磨措施是混合室顶距高温过热器管排安装一道用耐火耐磨浇注料预制而成的防磨梁.同时在高温过热器管排上加装防磨瓦块,当带着大量飞灰颗粒的烟气高速冲向管排时,首先撞向防磨梁,降低飞灰颗粒的速度,同时在重力和引风机的引力作用下,继续顺着管排低速向前流动,便可有效控制磨损;防磨瓦块能有效降低垂直管排的磨损
  高温省煤器的防磨措施,是加高对流烟道与省煤器入口处的炉墙.改变烟气飞灰流向,使高速飞灰气流直接导向炉墙,将该处炉墙更换成耐火耐磨损高强浇注料,烟气中飞灰碰撞烟道炉墙,减缓流速,均匀地从正面经过省煤器的管排,从而有效控制飞灰对省煤器的冲刷磨损,省煤器上方三排管束迎风面安装有防磨罩(或涂刷防腐[wiki]涂料[/wiki]),以减缓飞灰对管排的撞击磨损"
  
  [ 本帖最后由 huifa 于 2008-8-7 17:51 编辑 ]

• aamun (2008-8-16 00:49:27)

  我们现在有一种炉内主动式防磨技术，能够将CFB锅炉的连续运行时间提高到6000小时，保证1年内不出现停炉爆管，减轻运行检修人员压力，提高电厂的安全经济性，目前国内135MW以上已经应用了近20台（包括多台300MW），运行效果非常好，特别对于设计和煤质原因引起的磨损极为有效，电厂运行1年后水冷壁不会出现明显的减薄
  施工原理简单，周期短，费用低
  
  相关资料可以发信到我的信箱索取
  hertz110@163.com
  本人对炉内防磨、运行优化调试、锅炉设计均有参与，如果这方面有兴趣可以随时跟我联系
  QQ：89181514
  电话：13636706755
  
  8月20号左右我会去内蒙、宁夏参与调研，内蒙和宁夏朋友有需要的话可以跟我联系，我可以给厂里提供一些防磨的技术资料，并进行项目的可研及方案的初步设计。

• aamun (2008-8-16 15:13:12)

  
  1.CFB锅炉磨损的影响因素.jpg

• aamun (2008-8-16 15:15:02)

  
  2.CFB锅炉主要磨损区域.jpg

• aamun (2008-8-16 15:17:25)

  
  3.磨损危害.jpg

• aamun (2008-8-16 15:18:50)

  
  4.传统防磨技术.jpg

• aamun (2008-8-16 15:20:06)

  
  5.多阶技术1.jpg

  
  
  

  
  5.多阶技术2.jpg

  
  
  

  
  5.多阶技术3.jpg

  
  
  

  
  5.多阶技术4.jpg

  
  
  

  
  5.多阶技术5.jpg

• aamun (2008-8-16 15:20:47)

  终于上传完了，介绍了CFB锅炉的磨损机理、磨损区域、传统防磨方式和TPRI技术及应用，希望能够对大家有所帮助
  目前我们正在致力于提高CFB锅炉长周期运行的研究和技术推广工作
  大家在运行中如果有问题可以和我们联系，无论是磨损还是优化调整，我的联系方式上面有

• bird5796 (2008-8-24 09:25:57)

  近年来，循环流化床锅炉以其独特的燃烧技术优势发展迅速，但在运行中也暴露了一些问题 ，其中经常出现的问题是密封和磨损，影响了锅炉的长期稳定运行。我们经过十几年的不断探索和实践，并借鉴国外循环流化床锅炉的先进经验，找到了一些解决问题的办法。
  1、        密封问题分析及处理办法
  循环流化床是正压运行，炉内压力呈一定的脉动状态，并且炉内气流含灰浓度很高，因此密封 问题显得尤为重要。如果处理不好就会向外漏灰，不但影响工作环境和安全生产，而且严重 影响锅炉的经济运行和带负荷能力。漏灰或漏风量过大，带来循环系统阻力过大，返料量减少，锅炉带负荷能力必然下降。发生漏风或漏灰的主要部位是燃烧室中部四周膜式壁下集箱 穿墙处、炉室和惯性分离室隔墙与侧墙的交接处、炉顶、膨胀缝外护板接缝处。
  造成漏灰漏风的主要原因是： a.炉室部分及惯性分离室部分正压燃烧，内外压差造成的泄漏； b.采用的耐火材料达不到技术指标，耐火材料断裂脱落而造成的泄漏； c.密封结构不尽合理； d.施工工艺、质量未能按技术要求。 避免漏灰漏风所采取的技术措施有： a.燃烧室中上部四周下集箱向下延伸至布风板下，使整个燃烧室被膜式壁所包裹，从根本上避免了漏灰漏风现象的发生； b.膨胀缝处采用耐火砖或钢板遮挡； c.炉室与惯性分离室隔墙交接处和炉顶采用迷宫及柔性密封结构。
  
  2、        磨损问题分析及处理方法
  循环流化床锅炉主要磨损部位在燃烧室卫燃带上沿、炉室顶部、惯性分离室后墙、惯性分离室烟气出口、旋风分离器顶部、过热器前顶部、左侧过热器及*近后墙的省煤器管处。根 据材料种类，磨损分为耐火材料磨损和管子磨损。
  （1）耐火材料的磨损 耐火材料的磨损在循环流化床锅炉上比较常见，分析磨损原因有下面两方面： a.燃烧循环回路中灰浓度的运动速度比较高，对耐火材料磨损比较严重。 b.锅炉运行时，耐火材料达不到技术要求的强度和耐磨指标，一般情况下不到指标的2/3。 在锅炉改进结构时，尽量使烟气分布均匀，在磨损不可避免的部位采用技术指标较好的耐火材料。不定型材料如碳化硅质、硅线石质、HF-150等。耐火砖如碳化硅质、硅线石质等。其 它磨损不严重的部位不定型材料用HF-130、HF-135等，耐火砖用磷酸盐质高强耐磨砖。耐火砖砌筑用耐火胶泥。 磷酸盐耐火混凝土因其配料、养护条件不易达到，在锅炉运行温度下，不能很好的发挥其优势，现在已很少使用。
  （2）管子的磨损
  燃烧室卫燃带上沿膜式壁管的磨损 灰沿膜式壁管由上向下流到卫燃带上沿受到阻碍，转向时灰粒撞击膜式壁，造成膜式壁的磨损，磨损范围在卫燃带上沿150mm范围内。 根据灰粒流动特点，采用了疏导和粉末合金喷焊措施，使灰粒的着力点不在膜式壁管上，避免了膜式壁磨损
  过热器管的磨损和省煤器管的磨损 过热器管和省煤器管的磨损主要是由于烟气偏流造成的。在结构处理上，旋风分离器出口烟气 流运动方向为逆时针，灰在离心力的作用下，在过热器前右侧墙形成的灰浓度较高，增加了 右侧过热器管的磨损，我们根据此处的烟气流向特点，在旋风分离器出口过热器前的右侧墙上采用了加隔墙的处理方式。沿右墙的烟气流遇隔墙阻碍后，灰的运动方向得到了改变，灰的运动速度也降低。
  
  [ 本帖最后由 bird5796 于 2008-8-24 09:27 编辑 ]