谈循环流化床锅炉的防磨措施

谈循环流化床锅炉的防磨措施

作者：王僧太

来源：《科技资讯》2011年第05期

摘要:火力发电厂锅炉因受热面磨损造成的停炉事故约占锅炉总事故率的70%,金属部件的磨损是造成其运行事故的主要原因。所以要特别重视锅炉受热面的防磨。下面介绍了循环流化床锅炉金属部件磨损及其产生原因,提出了一些看法和防磨措施。 关键词:循环流化床锅炉金属部件磨损防磨

中图分类号:TK229.66 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)02(b)-0123-01

冀中能源股份显德汪矿矸石电厂所用锅炉为江西锅炉厂生产的JG—65/3.82—M和JG—35/3.82—M循环流化床锅炉,为中温中压配套机组。循环流化床(简称CFB)燃烧技术是一项新兴的燃煤技术。循环流化床锅炉具有燃烧适应性广,燃烧效率高,氮氧化物排放低,负荷调节比大和负荷调节快等突出优点。在CFB的运行中,含有燃料、燃料灰的固体床料在炉膛→旋风分离器→回料阀→炉膛这一封闭循环回路里处于不停的高温循环流动中,并在炉内850℃～950℃进行高效率燃烧反应。除床料在这一回路作外循环流动外,床料在重力作用下在炉内不断的进行循环流动。因此,在循环回路的相应部位必然产生磨损。磨损不仅影响锅炉的安全运行,还限制了这类锅炉一些优点的发挥。磨损给锅炉造成直接危害是使承受内压的受热面金属管子壁厚减薄直至爆管停炉。磨损使锅炉运行维护费用增大,机组利用率低,给企业造成巨大的损失。 磨损是煤或灰粒以某一角度(0～90℃)撞击受热面管子表面,引起冲蚀磨损,造成管子表面金属流失。冲蚀磨损主要是冲击与切削的作用,而切削是最主要的因素。固体粒子作为微小的切削工具在相对较软的金属表面上滑动切削出槽沟的痕迹。磨损是非常复杂的失效过程,它不仅受力原因的影响,同时还与材料、环境、介质等多种因素密切相关。CFB受热面管子磨损是受煤粒子与灰粒子浓度、粒子特性、流体几何形状影响的。在固体粒子浓度较高区域,磨损主要取决于固体粒子及烟气流与受热面的相对运动。磨损与烟气流速密切相关,固体粒子的速度和密度是影响磨损的主要因素。因此严重磨损区域通常发生在流速突变区域。CFB的受热磨损主要发生在燃烧室的下部,炉膛的上部出口周围及布置在燃烧室中屏式受热面的下部。

1流化床锅炉的主要磨损部位及处理方法 1.1 炉膛水冷壁管的磨损

炉内水冷壁管的磨损可分为四种情况: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1.5m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

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损的条件。在过渡区域固体物料在局部产生涡旋流;自上而下的固体物料在交接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1.5m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。不规则管壁改变了物料的流动特性而造成较大的物料波动冲刷。

解决磨损的方法在卫燃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,或加装防磨梁并在卫燃带以上2m的范围内对水冷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。

1.2 埋管的磨损

埋管距床料最近,也是磨损比较严重的部位,运行中经常发生埋管爆管的事故。埋管的防磨主要通过采用焊防磨鳍片来进行,防磨鳍片主要焊接在埋管下三排迎风面上,用鳍片阻挡颗粒直接冲刷管壁,延长埋管的使用寿命,以前我们也用过喷涂、护瓦,护瓦的长度在300mm～600mm之间,太长了也会因与埋管的膨胀系数不同而发生变形脱落。使用过程中曾出现高温变形脱落现象,护瓦与护瓦之间留有1.5mm～2mm的膨胀间隙就可以了,但护瓦的维修率比较高。经常因磨损而脱落,为防止埋管爆管只有多次测量埋管的壁厚,做到预防性更换和检修来降低事故率。 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。还有一种主要原因是设计上考虑不周,安装时出现误差等,同时受热面材质不好也是一个重要原因。

在循环流化床锅炉中配置有分离器和回送装置,为了能维持正常运行所需的物料循环,分离效率常常高达95%以上,这样表面上看似降低了尾部烟道飞灰的浓度。实际上尽管分离效率很高,但由于炉内固体物料浓度很高,分离器未能捕集而随烟气进入对流烟道的飞灰浓度仍相当大。同时在尾部烟道中烟气一般向下流动,固体颗粒一边随烟气流动,同时又受重力作用,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,高的颗粒浓度加上高的颗粒速度,常常导致省煤器等尾部受热面磨损严重。

可以在省煤器迎风面2～3排加装护瓦或防磨管,烟气走廊上部加挡板防止烟气从走廊通过,或在烟气走廊每一个弯头处加装护瓦,省煤器管要上下在一条线不能有从中间称出的管排,如有必须校正,实在校不正的必须在其上面加装护瓦。空预器尽量横排卧式布置,能减少空预器堵住,可以在上2～3排加护瓦防止迎风面管子的磨损。

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1.4 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。原因是风帽节距较小,布置过密,以及施工的偏差,致使部分风帽喷出的空气混合物直接冲刷前面的风帽,造成风帽磨损。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。 安装过程严格控制风帽水平度,并且风帽安装中尽量做到风帽间小孔对称布置,严把风帽材料质量关,尽量避免炉床超温运行,运行中尽量少压火,防止过热烧损风帽,保证锅炉稳定、连续运行。 2结语

循环流化床锅炉磨损的原因很多,每种锅炉的特点也不一样,磨损的部位略有差别,有的锅炉是采用设计来改善磨损,有的是采用防磨材料或护瓦来减少磨损,每种都有各自的优缺点,都有它的利弊,都没有从根本上解决问题。但是作为流化床锅炉是新一代高效、低污染、炉内脱硫、燃料适应性广、负荷调节性能好、燃烧稳定等优点,还是得到了广泛的应用。