摘要：循环流化床锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、高效脱硫、氮氧化物排放低等优点，因而在工业领域中得到了广泛的应用。但锅炉水冷壁受热面偏磨问题却经常危及到循环流化床锅炉的正常运行。锅炉作为重要的生产型设备，运行质量直接影响到生产进展。针对锅炉水冷壁运行过程中的偏磨问题，文中分析李水冷壁偏磨的成因，并给出针对性解决措施。
关键词：循环流化床；水冷壁偏磨；解决措施
1、循环流化床锅炉优势分析
循环流化床锅炉是工业化采用程度最高的煤炭洁净燃烧技术。循环流化床锅炉的燃料在流化状态下燃烧，主要结构包括炉膛（包含密相区和稀相区）、循环回路（包括分离器和返料系统）和尾部烟道（过热器、再热器、省煤器、空预器等受热面）三大部分。
循环流化床技术首先是由鼓泡流化床技术发展而来，其在发展过程中通过不断改进、优化后，技术越来越成熟，且在工业中的运用范围也在不断扩大，逐渐由小型发电机组的应用转变为大型电厂锅炉。锅炉容量也扩大到了电力行业主流的大容量（目前最大投运机组达 600MW）。循环流化床与鼓泡床燃烧技术的最大区别就是流化风速高，燃烧和脱硫、脱硝等化学反应过程得到了强化，燃料适应性广、硫化物、氮氧化物排放低等优点，成为不易燃烧的固体燃料（如煤矸石、城市垃圾、秸秆、淤泥和其他废弃物）利用的先进能源技术。循环流化床锅炉水冷壁运行过程中会出现的高温腐蚀、烟气的冲刷磨损、超温爆管、耐磨材料脱落等问题时刻威胁着锅炉的安全运行。尤其是锅炉水冷壁管受到磨损后，会发生减薄，一旦承受不了内部压力就会发生水冷壁管泄漏，高压的汽水混合物夹杂着烟灰直接剧烈冲刷更多邻近或对向的水冷壁管，造成大面积泄漏，使汽包水位很难维持，床温急剧下降，被迫紧急停炉，使锅炉降温过快，会给锅炉耐火材料，炉管带来损伤。同时给后续的检维修也带来很大影响，锅炉受热面爆管后处理的难度很大，而且还要组织大量人力、物力清理床料、重新加入床料，搭、拆脚手架，更换泄漏管束等工作，花费时间较长，严重影响整个系统的生产过程。据统计：因水冷壁管受到磨损原因发生爆管停炉，占停炉事故总数的46%。由此可见，只有解决磨损问题，才能大大降低意外停炉事故，减少或避免经济损失。
2、循环流化床锅炉水冷壁偏磨成因
循环流化床锅炉水冷壁受热面的磨损可分为四种情形：炉膛下部的密相区与水冷壁管过渡区域管壁的磨损；炉膛四个角落区域的管壁磨损；一般水冷壁管的磨损；不规则区域的管壁磨损。
2.1炉膛下部的密相区与水冷壁管过渡区域管壁的磨损情况如图1：
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图1 图2
磨损发生在炉膛下部卫燃带与水冷壁管的交界处。有两个方面原因，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动方向相反，因而在局部产生涡流；另一方面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，而对水冷壁管产生冲刷。
2.2炉膛四个角落区域的管壁磨损原因：角落区域内沿壁面下流的固体物料浓度比较高，越高浓度的烟灰对水冷壁磨损越厉害 ，同时流动状况也受到破坏。
2.3 炉膛一般水冷壁管的磨损，大都是因为烟气颗粒的冲刷造成的，和烟气流动速度、物料颗粒浓度及硬度有关。
2.4不规则管壁的磨损：不规则管壁包括穿墙管、炉墙开孔处的弯管、管壁上的焊缝等。图2是炉墙开孔处弯管的磨损区域示意图。不规则区域管壁的磨损原因主要是不规则管壁对局部的烟气颗粒流动特性造成较大的扰动而造成的。
3、循环流化床锅炉水冷壁偏磨的解决措施
3.1 选择合适的燃料粒度和配风比例
循环流化床锅炉的燃料适应性广，可以燃用劣质煤，甚至是煤矸石或者还可以夹杂一些废弃的生物质燃料。燃料颗粒过大，易造成对水冷壁面的磨损严重。烟气流速过大，?烟气流速越高磨损越严重。
磨损量公式：E∝un
E为磨损量，u为烟气速度（m/s），n值一般在3以上（在烟速9-40m/s范围内，n=3.3-4.0），从上式可以看出，对受热面磨损影响最大的是物料速度。烟气流速越高，磨损越严重；若近似认为烟气速度和颗粒速度相等，则磨损量就和烟气速度的3次方成正比，烟气速度的提高，会促使上述有关因素的作用加强，从而导致冲蚀磨损的迅速增加。
许多锅炉为了保证锅炉流化的效果，故意加大流化风量，致密相区位置上移，易造成浇注料上部的水冷壁管磨损。选择合适的烟气流速，物料粒度不大于13mm，在能满足床料良好流化的情况下，流化风量不易保持过大，燃烧过程所需的氧量应该由二次风补充。合理调整一、二次风配比，一般来说，一次风比例为50～60%，二次风比例为50～40%，降低烟气流速，减少水冷壁管的磨损。既能降低水冷壁管过渡磨损，又能降低锅炉自身能耗，还能降低氮氧化物的生成，利于环保排放。
3.2喷涂技术是一种材料表面保护和强化的防磨技术。它在水冷壁管壁喷涂一层耐高温耐磨的金属合金材料或陶瓷材料，提高水冷壁管的耐磨性，延长设备使用寿命。施工现场和水冷壁制作厂家均可以操作。
3.3熔覆堆焊技术。在水冷壁制作厂家利用熔覆堆焊技术，对水冷壁管堆焊一层耐高温、耐磨、耐腐蚀的金属材料。不过这需要特殊设备焊接，只适合于水冷壁制作厂家操作，施工现场或者维修改造现场很难操作。
3.4在炉膛四周磨损严重处焊接防磨梁，防磨梁间隔高度1-3米，避免形成局部涡流冲刷磨损。防磨梁的宽度要视锅炉内部结构具体情况而定，原则上是和内壁不规则形状结构齐平。
3.5选择合适的床料和床料的高度。避免床料过硬、过高。床料在流化风的作用下，充满整个炉膛，床料越硬，对水冷壁的磨损越严重。床料越高所需的流化风量越大，密相区的高度越高，在能够保持床温的情况下，应适当降低床料的位置，也就是适当降低了密相区的高度，让密相区尽可能在耐磨可塑性范围内，从而减轻对水冷壁的磨损。
4、结语
综上所述，循环流化床锅炉在运转过程中，极易在水冷壁中出现偏磨现象，通过采取以上措施后，尽可能减少磨损，延长锅炉运行周期，减少非计划停炉次数。进而确保循环流化床锅炉能够顺利运转。
参考文献
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