(中机国能电力工程有限公司 上海普陀 200063)
摘要：在循环流化床锅炉运转时，需要稳定且持续的蒸汽供应，当所提供的蒸汽无法支撑起正常运行时，水冷壁偏磨速率将会加快，加之在水冷壁周围存在的物料流浓度较大，偏磨情况就难以避免。因此，应当对运行时的烟气流速进行降低，控制物料浓度，并对设备进行改良与优化，进而最大化地减少水冷壁出现偏磨的概率。
关键词：循环流化床锅炉；水冷壁；偏磨成因
引言：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，不但对锅炉的安全运转造成了影响，同时也抑制了循环流化床锅炉发挥自己的功能和特点。因此，要对水冷壁出现偏磨现象的成因进行分析，并根据实际情况，采取合理的处理方式，进而确保循环流化床锅炉能够长期安全稳定运行。
1.循环流化床锅炉水冷壁偏磨成因
1.1水冷壁周围存在的物料流浓度较大
通过对水冷壁偏磨实例进行分析，并进行了相应的试验研究，证明了在循环流化床炉膛下部卫燃带与密相区和稀相区的过渡区周围存在着数量较多的下行物料流，浓度较高，且随着高度的下降，物料流的密度及厚度越大。由于下行物料流实际运行方向与炉膛水冷壁处于一个基本平行的状态，因此会对水冷壁管造成冲刷。保证水冷壁的平直度和焊口及鳍片的光滑度可以对其周围的偏磨程度进行降低。但在循环流化床锅炉实际运行时，物料贴着稀相区水冷壁下行过程中被卫燃带所阻挡，不得不被迫改变流动方向，这样一来，锅炉内部密集上升的气流就会将物料流托起而形成涡流，进而对水冷壁产生偏磨。
1.2不规则区域出现偏磨的原因
在循环流化床锅炉水冷壁中，不规则区域主要是指锅炉出口区域、屏式水冷壁、炉壁门孔让管以及水冷壁焊口鳍片焊缝等。如图1所示，穿过水冷壁的偏磨程度要远大于管壁的偏磨程度，是因为部分水冷壁呈现不规则状态，使得局部的流动力出现混乱。一般来说，在水冷壁底部的偏磨程度大于顶部的偏磨程度，这是因为水冷壁所粘结的材料在运转过程中会产生向下的冲击力。有屏式水冷壁的锅炉，如在运行期间受热面变形，也会出现凸起迎风面的严重磨损。在水冷壁表面上如若呈现出点状凸起，也将会使得水冷壁受到严重偏磨，直至凸起点被磨平。在顶棚水冷壁与旋风分离器入口烟道附近，气固两相流由于烟气流向发生改变，其携带的大量物料也会产生不规则运动，部分物料甩向受热面而导致某些部位出现偏磨。
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1.3炉膛附近的管壁出现偏损的原因
在循环流化床锅炉炉膛死角区域，其中水冷壁偏损程度较为严重，主要是由于在直角区域所汇集的上升气流较低，而顺着管壁往下方流动的固体物料流浓度较高，速度较快，同时在炉膛角落区域，部分颗粒与金属表面进行碰撞，会产生较大的冲击力，进而使水冷壁出现偏磨的概率增大。
2.循环流化床锅炉水冷壁偏磨解决措施
2.1在锅炉实际运转时进行处理
首先，对烟气流动速度进行降低。在保证锅炉中能够进入足够流化风和燃尽风的前提下，要想对水冷壁表面偏磨概率进行降低，就要合理控制过量的空气，维持最佳的烟气含氧量，如含氧量过低则燃烧不充分，过高说明风煤比例偏大。第一，要让物料能够完全处于流化状态，接着就要最大化地减少二次送风量。这类风量不但使烟气流动速度受到了影响，还让锅炉中的循环物料浓度及颗粒直径发生了改变。因此，要对锅炉中最小流化空气量进行流体质量测试，也就是通常的最低流化风量试验，同时，还要使烟气中的氧量维持在一个稳定状态。在流化床锅炉运行中，在保证一次风通过布风板后可以使床料完全流化的前提下，通过烟气含氧量保证燃烧充分的同时合理减少二次风的送风量。在锅炉实际运转过程中，各部位给煤量和排渣量的不平衡，也极易使水冷壁形成偏磨，因此在不同的锅炉负荷下，要合理调节各台给煤机和冷渣机出力，从而有效减少偏磨出现的概率；其次，控制物料流浓度及颗粒产生。物料流浓度的大小直接影响了水冷壁偏损程度，因此可以对一次风量进行减少，使锅炉内的压力差得到缩减，确保煤与物料处于合理的尺寸之内，进而对物料流浓度进行有效的控制[1]。在循环流化床锅炉运转过程中，要通过风量测试对所产生的炉内压力差进行合理的调节。按照相关理论，炉内压力差一般控制在0.3至0.6kPa之间，并且能够通过不同种类的荷载，来让炉内压力差更趋于稳定，当压力差过大时也可以直接对其进行释放。同时，可以通过精细粉碎控制及颗粒筛选等方式，控制颗粒的产生几率，进而减少水冷壁的偏磨程度；最后，采用低偏磨燃料，合理选取启动床料。为了让循环流化床锅炉水冷壁偏磨程度得以降低，就要合理选择锅炉燃烧所需的煤炭种类。第一，要对所使用的煤炭进行化验，得出其筛分粒度、原煤可磨性系数、入炉煤粒径以及矸石含量并进行合理的控制。第二，根据锅炉的实际运转情况，对碎煤机进行定期检查并调整出料粒度，进而使得大颗粒的数量及占据比例得到一定程度的降低。第三，在选取启动床料时，要对煤炭进行取样筛分，确保其颗粒占比能够与床料粒度级配比相吻合，启动床料一般选用河沙及炉渣，不同的床料含有不同的硬度。
2.2对循环流化床锅炉进行改良与优化
第一，提升卫燃带高度。循环流化床水冷壁偏磨最为严重的部位是水冷管壁与耐火材料之间的过渡区域，通过对卫燃带高度的提升，能够有效降低水冷壁的偏磨程度，这是由于卫燃带高度的提升[2]，能够使得向下流动的物料速度更慢，水冷壁所受到的影响就更小。如图2所示，在该锅炉中，对卫燃带上部的高度进行提升。容易磨损区域水冷壁可以通过喷涂以及平滑过渡耐火耐磨衬里，减少对水冷壁的磨损。第二，对水冷壁管的形状进行修改。改变水冷壁管的形状，可以使水冷壁管顶部与卫燃带区域处于平行的状态，使下行物料能够平滑的进入密相区，降低了物料的扰动，也就在一定程度上减少了水冷壁的局部偏磨。
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结论：
简而言之，随着我国经济的不断发展，我国工业化进程也在逐步加快。在工业生产中，循环流化床锅炉有着重要的作用，主要用于对流化质量的改善，提升化学反应的吸收率及转化率。在运行循环流化床锅炉时，其水冷壁容易产生偏磨，本文就产生偏磨的成因进行了分析，并从循环流化床锅炉治理、运行方面提出解决措施，以此来提升其运行时的安全与效率，从而保证良好的经济效益。
参考文献：
[1]岑可法等.循环流化床锅炉原理设计及运行[M].中国电力出版社，2018.
[2]440t/h超高压再热CFB锅炉说明书[Z].东方锅炉股份有限公司，2019.
论文作者:王永江
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/15
标签：水冷论文; 锅炉论文; 流化床论文; 物料论文; 浓度论文; 烟气论文; 程度论文; 《电力设备》2019年第19期论文;