摘要：對循環(huán)流化床鍋爐承壓部件的磨損進(jìn)行闡述。
　　關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；承壓部件；磨損
　　1循環(huán)流化床鍋爐工作原理
　　循環(huán)流化床鍋爐燃燒是基于氣-固兩相流理論發(fā)展起來的一種新型潔凈燃燒技術(shù)。鍋爐由燃燒系統(tǒng)、氣-固分離循環(huán)系統(tǒng)、對流煙道3部分組成。燃燒系統(tǒng)包括風(fēng)室、布風(fēng)板、風(fēng)帽、燃燒室、爐膛、給煤
　　系統(tǒng)等；氣-固分離系統(tǒng)由物料分離裝置和返料裝置2部分組成；對流煙道設(shè)備包括過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等。
　　一次燃燒空氣通過爐膛底部的布風(fēng)裝置進(jìn)入爐膛,布風(fēng)板上安裝有風(fēng)帽。爐膛內(nèi)粒度為0~8mm的固體顆粒(燃料、石灰石、底料等)被一次風(fēng)流化后呈流體的特性并充滿了整個(gè)爐膛,二次風(fēng)在爐膛下部一定高度進(jìn)入爐膛實(shí)現(xiàn)分級燃燒。固體顆粒在爐膛內(nèi)以特殊的氣-固流動(dòng)方式運(yùn)行。一方面,固體顆粒在爐膛內(nèi)受顆粒的團(tuán)聚和聚集作用,細(xì)顆粒聚集成大顆粒后在一定的氣流速度下逆氣流向下運(yùn)動(dòng),并在“環(huán)-核”理論的作用下貼壁回流,然后,被上升的氣流打散成細(xì)顆粒,再被氣流帶動(dòng)向上運(yùn)動(dòng),顆粒團(tuán)不斷重復(fù)聚集→下沉→吹散→上升→聚集的過程,在爐內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)；另一方面,高溫?zé)煔鈳С龅募?xì)小固體顆粒被爐膛出口的物料裝置分離后,再通過物料回收裝置將固體顆粒返回爐膛循環(huán)燃燒,實(shí)現(xiàn)外部循環(huán),據(jù)此建立相應(yīng)的物料平衡和熱量平衡,保證鍋爐連續(xù)、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。
　　2設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)對鍋爐承壓部件磨損的影響因素
　　一般來說,凡是與物料及含飛灰的煙氣相接觸的部位,都存在不同程度的磨損。作為鍋爐運(yùn)行人員,應(yīng)了解循環(huán)流化床鍋爐承壓部件磨損的特征部位并采取相應(yīng)的預(yù)防措施。
　　2.1爐膛水冷壁管磨損特征部位及防磨措施
　　爐膛水冷壁管磨損的特征部位包括:爐膛下部衛(wèi)燃帶與水冷壁管的過渡區(qū)、爐膛角落區(qū)域的水冷壁以及不規(guī)則管壁。針對水冷壁管的磨損特征,可以采取如下的防磨措施:
　　(1)水冷壁管特征磨損部位增扣耐磨不銹鋼防護(hù)瓦,考慮的具體因素包括如下:
　　1)護(hù)瓦和水冷壁管接觸嚴(yán)密,保證傳熱效率和護(hù)瓦不變形；
　　2)護(hù)瓦安裝固定考慮自由膨脹因素；
　　3)護(hù)瓦頂部和水冷壁管接觸部位仍會(huì)出現(xiàn)磨損,可采用護(hù)瓦頂部增加繞流鰭片的方式聯(lián)合防磨,不宜一味增加護(hù)瓦高度。
　　(2)爐膛角落區(qū)域水冷壁管采取增加澆筑料高度的方式進(jìn)行防磨。具體施工時(shí)盡可能減小爐膛衛(wèi)燃帶耐火層的錐角,使過渡區(qū)域平坦一些。
　　(3)采用金屬表面噴涂技術(shù)。金屬噴涂是早已應(yīng)用在機(jī)械、發(fā)電等行業(yè)的成熟技術(shù),但在循環(huán)流化床的應(yīng)用仍處于實(shí)踐探索階段。目前,采用熱噴涂技術(shù)中的電弧噴涂工藝是解決我國電廠循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損問題的主要方法。
　　(4)采用讓管技術(shù),即改變水冷壁管的幾何形狀。耐火材料結(jié)合簡易彎管使衛(wèi)燃帶區(qū)域與上部水冷壁管保持平直,從根本上消除因渦流而產(chǎn)生的局部易磨區(qū)。
　　2.2尾部對流煙道受熱面磨損特征部位及防磨措施
　　過熱器、省煤器等對流煙道受熱面磨損的特征部位包括:管束煙氣進(jìn)口側(cè)1~4列管束、臨近爐墻部位的管束、省煤器管束彎頭部位和靠近豎井煙道的后墻管束以及其他設(shè)計(jì)上局部煙氣流速過高或可能形成煙氣通廊的區(qū)域。
　　針對上述特征磨損部位,采取以下防磨措施:
　　(1)合理設(shè)計(jì)煙氣流速,以不大于7m/s為宜,避免設(shè)計(jì)上出現(xiàn)局部流速過高的區(qū)域。
　　(2)保證物料分離裝置有較高的分離效率,以降低煙氣中固體物料濃度。目前,循環(huán)流化床普遍采用高溫絕熱式旋風(fēng)分離器作為物料分離裝置,在評價(jià)旋風(fēng)分離器的分離效率時(shí),以分級分離效率作為評價(jià)指標(biāo)較為合理。
　　(3)高段省煤器進(jìn)口豎井煙道轉(zhuǎn)彎處加裝導(dǎo)向板,防止后墻部位管束的磨損。
　　(4)煙氣進(jìn)口管束和管束彎頭等部位采取防磨瓦或其他遮護(hù)措施。
　　3安裝質(zhì)量對承壓部件磨損的影響
　　鍋爐安裝質(zhì)量的好壞,將直接影響鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,應(yīng)予以充分重視。鍋爐安裝應(yīng)由有資格的專業(yè)安裝單位承擔(dān),根據(jù)設(shè)備技術(shù)條件及有關(guān)規(guī)程的要求進(jìn)行安裝。在具體的安裝過程中,以下部位的安裝可能對鍋爐承壓部件的磨損產(chǎn)生負(fù)面影響,應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注:
　　(1)水冷壁管對接焊縫外觀質(zhì)量差,施工后的管壁上殘留鐵器類物品,會(huì)加重水冷壁管在這些不規(guī)則區(qū)域上的磨損,在具體的施工安裝中應(yīng)注意:1)水冷壁管焊口預(yù)留位置盡量放在爐膛的中上部且焊口盡量布置在同一水平位置。
　　2)水冷壁管對接前應(yīng)按規(guī)定做好坡口,焊接對口外壁的差值不應(yīng)超過薄件厚度的10%+1mm,且不大于4mm。
　　3)水冷壁組合應(yīng)在穩(wěn)固的組合架上進(jìn)行,管子突出不平的,允許誤差控制在±5mm范圍內(nèi)。
　　4)施工結(jié)束后,及時(shí)清理管壁上殘留的鐵絲、鋼筋等物件,保持水冷壁表面光滑。
　　(2)過熱器、省煤器等蛇形管安裝時(shí)應(yīng)先將集箱找正固定后安裝基準(zhǔn)蛇形管,待基準(zhǔn)蛇形管找正固定后,再安裝其余管排。施工中管排間距的允許誤差為±5mm。同列管束煙氣進(jìn)、出口間的管束間隙不均勻時(shí),管束間隙突變部位在噴嘴原理的作用下,有可能使該部位管子的磨損加劇。
　　(3)過熱器、省煤器等部位同列管束中個(gè)別管子的不平整度應(yīng)控制在±10mm范圍內(nèi)。若管束安裝前沒有很好地進(jìn)行平整度的檢查,在安裝中管束的相對位置也未科學(xué)控制,導(dǎo)致同列管束中間部位的管子錯(cuò)位,會(huì)明顯增加該管子迎火面磨損泄漏的可能性。
　　(4)省煤器安裝時(shí),應(yīng)注意檢查邊緣管排和爐墻的距離是否符合圖紙規(guī)定,防磨裝置是否按圖紙要求留出接頭處的膨脹間隙。
　　(5)從實(shí)踐運(yùn)行的角度分析,爐墻和爐頂結(jié)合面或爐墻局部不嚴(yán)密,存在漏風(fēng)部位,導(dǎo)致運(yùn)行中冷空氣竄入而對鄰近管束的磨損是相當(dāng)嚴(yán)重的。施工階段對爐墻嚴(yán)密性的質(zhì)量要求注意以下幾點(diǎn):
　　1)穿墻部位的受熱面管子的爐墻間隙允許誤差為±5mm,嚴(yán)格按照圖紙要求做好膨脹密封工作。
　　2)磚砌爐墻時(shí)應(yīng)按圖紙和技術(shù)文件要求留膨脹縫,其寬度誤差為±3mm,邊界錯(cuò)牙不大于4mm。
　　3)膨脹縫外部爐墻應(yīng)采取可靠的密封措施。
　　4)爐墻施工時(shí)應(yīng)注意各部位的間隙,特別是爐墻與受熱面的間隙應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,沿?zé)煔饬魉俜较虻耐瑐?cè)間隙應(yīng)保持一致。
　　4鍋爐運(yùn)行工藝控制對承壓部件磨損的影響
　　4.1入爐煤的煤質(zhì)對磨損的影響
　　循環(huán)流化床鍋爐與其他形式的鍋爐相比,其突出的優(yōu)點(diǎn)是對煤種的適應(yīng)性強(qiáng),但這并不意味著循環(huán)流化床鍋爐能燃用任何煤種。事實(shí)上,循環(huán)流化床鍋爐對入爐煤的質(zhì)量有嚴(yán)格的要求,包括燃料的水分含量、粒度級配、灰分含量、顆粒形狀等。具體對鍋爐承壓部件磨損的影響如下:
　　(1)鍋爐承壓部件的磨損同煙氣中的飛灰濃度呈正比,入爐煤的灰分高、熱值低,相應(yīng)煙氣中的顆粒濃度就高,磨損就嚴(yán)重。
　　(2)鍋爐承壓部件的磨損與循環(huán)物料的直徑大小有關(guān)。直徑小時(shí)受熱面所受的沖蝕磨損很小,隨著物料直徑的增加,磨損量逐步增加,當(dāng)直徑增大至某一臨界值(0.1mm左右)時(shí),受熱面的磨損量的變化趨向緩慢。
　　(3)循環(huán)物料的成分對磨損有一定的影響,一般含Si和Al成分較高的物料比含Ca和S成分較高的物料對受熱面的磨損性要強(qiáng)一些。從運(yùn)行角度考慮,為降低燃料成本,當(dāng)前鍋爐入爐煤中摻配煤泥、煤矸
　　石的比例在逐步增加,當(dāng)矸石中硅和鋁的含量增加時(shí)應(yīng)考慮適量減少矸石的摻配量,以減緩磨損。
　　4.2控制一次送風(fēng)量
　　理論上,流化床鍋爐承壓部件的磨損同煙氣流速的3次方成正比。在相同工況下,調(diào)整風(fēng)、煤配比,合理控制鍋爐氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(5%~7%)是減緩磨損的重要措施。但實(shí)際運(yùn)行中,為避免一次風(fēng)配風(fēng)不足影響流化而造成爐膛結(jié)焦事故,操作人員有時(shí)會(huì)人為加大一次風(fēng)量,相應(yīng)增加了承壓部件磨損的幾率。
　　4.3根據(jù)入爐煤煤質(zhì)的變化調(diào)整鍋爐的循環(huán)倍率
　　調(diào)整鍋爐的循環(huán)倍率即改變鍋爐的物料循環(huán)量亦即粒子濃度。鍋爐循環(huán)倍率高,說明爐內(nèi)煙氣中固體顆粒的濃度大,相應(yīng)磨損嚴(yán)重。一般而言,當(dāng)燃燒優(yōu)質(zhì)煤時(shí),可加大物料循環(huán)量；燒劣質(zhì)煤時(shí),應(yīng)減少物料循環(huán)量。
　　4.4鍋爐入爐煤含硫量較高時(shí)應(yīng)采取簡易脫硫措施
　　鍋爐入爐煤含硫量較高時(shí),燃燒產(chǎn)生的煙氣中腐蝕氣體含量增加,會(huì)對受熱面的壁面產(chǎn)生腐蝕作用,在磨損和腐蝕的共同作用下,相應(yīng)部位的受熱面磨損加劇。因此,當(dāng)原煤中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2%時(shí),可利用輸煤皮帶往爐內(nèi)投加石灰石的方式簡易脫硫,以減緩煙氣腐蝕對管子的影響。
　　4.5重視鍋爐參數(shù)的監(jiān)控
　　從均勻磨損的角度考慮,鍋爐運(yùn)行中偏燒對燃燒的穩(wěn)定和承壓部件的磨損影響也很明顯,運(yùn)行中左、右側(cè)煙道煙溫差不應(yīng)超過50℃。因此,應(yīng)重視鍋爐參數(shù)的監(jiān)控工作,對同時(shí)段內(nèi)鍋爐不同部位的某一參數(shù)量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控并做類比分析是提前發(fā)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行異常、預(yù)防事故發(fā)生的重要技術(shù)手段。
　　5鍋爐的日常維護(hù)對承壓部件磨損的影響
　　(1)嚴(yán)格執(zhí)行鍋爐計(jì)劃檢修模式,有條件時(shí)積極開展預(yù)防性維修,盡量減少鍋爐非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)是鍋爐檢修管理應(yīng)遵循的基本原則。在鍋爐檢修作業(yè)中,要重視原始檢修記錄的收集整理和統(tǒng)計(jì)分析工作,根據(jù)本單位鍋爐的實(shí)際情況制訂合理的檢修周期,降低非計(jì)劃停爐次數(shù)。
　　(2)鍋爐停運(yùn)檢修期間,應(yīng)對爐內(nèi)承壓部件進(jìn)行全面檢查。對受熱面的特征磨損部位要重點(diǎn)檢查,特別要避免檢查人員憑經(jīng)驗(yàn)判斷的做法,及早發(fā)現(xiàn)承壓部件的磨損傾向并有針對性地進(jìn)行處理。
　　(3)對特征部位選取的代表性管段定期開展壁厚測量或割管檢查工作并和歷史數(shù)據(jù)相比較。當(dāng)承壓部件的磨損率超過0.2mm/a或具體管段的實(shí)際壁厚低于原設(shè)計(jì)厚度1/3時(shí),應(yīng)考慮換管或采取其他的防磨措施,嚴(yán)禁鍋爐帶病運(yùn)行。
　　(4)針對鍋爐承壓部件出現(xiàn)的磨損現(xiàn)象,一定要查清設(shè)備磨損的根本原因并采取相應(yīng)措施,不應(yīng)采取被動(dòng)的防磨措施。
　　(5)鍋爐停運(yùn)后做好爐墻的漏風(fēng)試驗(yàn)工作,對爐墻不嚴(yán)密部位徹底密封,減緩運(yùn)行中冷空氣對鄰近爐墻管束的磨損沖刷。
　　(6)積極開展設(shè)備技改工作,加大鍋爐承壓部件防磨技術(shù)的引進(jìn)和工業(yè)應(yīng)用,以減緩受熱面磨損,延長鍋爐運(yùn)行周期。
　　6結(jié)束語
　　循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是我國現(xiàn)階段潔凈煤利用技術(shù)的主要形式和發(fā)展的重點(diǎn)。如何提高鍋爐受熱面的防磨工藝水平、降低鍋爐非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)是鍋爐使用單位面臨的普遍問題。在實(shí)際生產(chǎn)中,應(yīng)針
　　對循環(huán)流化床鍋爐承壓部件磨損的影響因素,遵循設(shè)備生命周期理論,應(yīng)用過程控制的方法加強(qiáng)鍋爐每一階段防磨措施的落實(shí)工作,確保循環(huán)流化床鍋爐連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。
　　（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院揚(yáng)州分院）