1、循环流化床锅炉炉内受热面磨损原因及防磨探讨赵晨阳（山西侯马晋田热电有限责任公司 043008）摘 要：结合山西侯马晋田锅炉的运行，分析探讨循环流化床锅炉炉内受热面磨损产生的原因，重点阐述生产检修、运行、调整在防磨方面所做的努力和成效。Abstract: The combination of Houma in Shanxi Jintian boiler operation, analysis of circulating fluidized bed boiler furnace heating surface wear the causes, focus on production mainte
2、nance, operation, adjustment in the efforts made by the Anti-wear and effectiveness.关键词：流化床 受热面 磨损 Key words: CFB heating surface wear1 前言山西侯马晋田热电有限责任公司 1#、2#机组分别于 2002 年 12 月 20 日和 2003 年 4月 29 日投产。该机组配备两台由哈尔滨锅炉厂制造的同型号的循环流化床锅炉，锅炉型号为 HG-220/9.8-L.YM21。该锅炉采用循环流化床燃烧方式，高温分离物料，固态排渣、干式输灰、平衡通风、露天布置。锅炉主要由炉
3、膛、汽冷旋风分离器、自平衡“U”型回料阀和尾部对流烟道组成，在炉膛上部间隔布置有四片汽冷屏和四片水冷屏。锅炉自投产以来，因承压部件泄漏而导致的非计划停运事件时有发生，2006 年 C 检时发现 1#、2#炉内受热面整体磨损严重，在炉膛四周和不同高度都散布着不同程度的局部冲击磨损。为解决炉内受热面的磨损问题，该厂通过聘请电科院专家现场指导、进行燃烧试验调整、技术改造等一系列措施，终于使晋田锅炉的运行走出困境，并取得了一定的成效。2 晋田循环流化床锅炉炉内受热面磨损原因及防磨探讨晋田 2#炉自 2007 年 10 月 31 日启动至 4 月 16 日停运,期间除 1 月 11 日 18 时至 1
4、月13 日 11 时因缺煤停运 41 小时外，长周期运行 168 天.此间承压部件运行良好,承压受热面、管道、联箱无一处漏点，停炉后对受热面检查，发现炉内受热面整体磨损程度较2006 年 C 检时大幅下降，局部磨损范围缩小，炉内水冷屏、汽冷屏及水冷壁管子受横向冲击磨损的程度减小。正是因为通过 C 检、燃烧试验调整、运行调整等一系列措施有效地遏止住了烟气和循环物料对受热面的冲击和冲刷磨损，2#炉承压部件才得以长周期平稳运行，下面结合本次 2#炉 D 级检修对炉内受热面的检查情况，对 2#炉受热面防磨方面所采取的措施和取得的成效进一步分析和探讨。2.1 2#炉 D 检炉内受热面检查情况。本次 2#
5、炉 D 级检修，2#炉磨损严重并计划更换部分管段的区域为：2.1.1 后墙标高 13 米处自左向右数第 2231 共计 10 跟根水冷壁管，更换管段 1.3 米。2.1.2 后墙标高 23 米处自左向右数第 78、84、85、86 共计 4 根水冷壁管，更换管段 1 米。2.1.3 前墙标高 23 米处自右向左数第 102 根水冷壁管，更换管段 0.6 米。本次 D 检 2#炉共计更换管段 15 根，更换管长 17.6 米。由以上数据可知 2#炉炉内受热面的磨损问题得到了有效的控制。2.1.4 炉膛标高 38 米处因接近炉膛出口由于烟气流向突变，烟气中夹带的循环物料对水冷壁局部的冲击磨损较为突
6、出。2.2 2#炉受热面防磨方面所采取的措施。2.2.1 C 级检修所采取的措施和成效。2.2.1.1 更换大批磨损严重的水冷壁管。2006 年 2#炉 C 级检修时，检查发现 2#炉炉内受热面局部磨损严重，局部磨损范围大、分布广。密相区浇注料以上（12 米）至炉顶的炉膛四周都有分布不均、大小不一的冲击磨损区域，本次 C 级检修对磨损严重管段进行了大面积更换，为下一阶段锅炉的安全运行打下了基础。2.2.1.2 对易磨损部位、磨损严重部位进行了防磨喷涂。通过喷涂耐磨材料，受热面表面的抗冲击能力提高，耐磨性得到了提高。2.2.1.3 2007 年 2#炉 C 级检修时在炉内后墙 17 米标高处加装
7、了防磨圈梁。防磨圈梁由可磨浇注料制成，在炉内稀相区下部加装防磨圈梁后能有效的减缓自炉膛上部沿水冷壁下行的内循环物料的流速，减小内循环物料对浇注料与水冷壁过渡区域受热面的磨损。2.2.2 燃烧调整试验所做的工作和成效。2.2.2.1 通过冷态空气动力场试验，炉内的空气动力场分布更趋合理。冷态空气动力场试验，主要是在冷态下模拟热态下的运行工况，通过对在不同负荷下炉内各二次风喷口风速的测定，了解炉内空气动力场的运行和分布情况，分析存在的问题，并采取措施加以改进。通过试验，发现 2#炉密相区四周布置的 20 个二次风喷口，其风速存在着严重的差别，且上、中、下三层风速分配杂乱无章。通过调整并结合理论分析
8、和实践经验，最后确定上、中、下三层二次风喷口的风速比为 3：2：2。并力求在同一层内，各二次风喷口的风速一致。这样由于炉膛四周均匀送入的二次风对由一次风流化后的循环物料的作用相同，所以大大降低了循环物料在炉内的饶流，物料对炉内受热面的冲击磨损也随之大大降低；同时，均匀送入的二次风，使得炉膛每一横截面的物料分布更趋均匀，沿炉膛高度的物料浓度分布更趋合理，炉内局部不会形成高流速、高浓度的动力场，炉内的局部磨损也就大大降低了。2.2.2.2 通过加装热风再循环，预热器的低温腐蚀得到了遏止。进入炉内的一、二次风量更客观、实际。2007 年 10 月 31 日 2#炉供热前进行了 C 级检修，C 检时发
9、现预热器低温腐蚀严重，并对大批腐蚀严重的管段进行了更换。为解决预热器低温腐蚀的问题，在预热器出口至一次风机入口之间加装了烟气再循环，加装烟气再循环后，在环境温度降低时通过调节再循环风量的大小，可以调节预热器入口风温，从而确保排烟温度不至降至硫酸蒸汽的露点以下，有效的避免了低温腐蚀。由于预热器的漏风率降低，进入炉内的一、二次风量更准确，更有利于运行人员调节风、煤比和一、二次风配比，锅炉的运行工况也更趋合理。2.2.2.3 通过合理调节一、二次风配比，锅炉的整体磨损得到了遏止。一、二次风配比对炉内物料浓度场的分布、炉内对流换热及炉内受热面的整体磨损有着深远的影响。降低一次风量，会使沿炉膛高度物料浓
10、度下降，炉内受热面的整体磨损会因此减弱，但又会使炉内的对流换热减弱，锅炉的出力受到影响；同时，一次风量过小，床料的流化质量下降，灰渣物理热损失和不完全燃烧热损失会增大；还有，若一次风量过小，在保证总风量不变的情况下，增大二次风量，会导致参与循环的大颗粒物料减少，通过旋风分离器被烟气带走的小颗粒物料增多，由于大颗粒物料不能参与循环进一步磨碎、破裂，这样时间过长会导致适宜循环的床料量减少，床料质量恶化。一次风量过大，沿炉膛高度物料浓度增大，炉内对流换热加强，锅炉容易达到额定出力，但同时炉内受热面的整体磨损也增大了。综上所述，维持合理的一、二次风比例，不仅对炉内受热面的磨损产生影响，而且是维持流化床
11、锅炉安全、经济运行的关键。本次燃烧调整试验，在原一、二次风配比的基础上，适当降低了一次风量，增大了二次风量，并且及时根据来煤变化调整一、二次风配比及风、煤配比，从而确保了锅炉时刻运行在合理工况范围内，减轻了由于调整不及时导致的变工况和异常运行工况对锅炉运行带来的不利影响。2.2.3 运行调整所做的努力。2.2.3.1 床压的控制。炉内床料量的多少，床压的高低，直接影响着流化床锅炉的配风、换热、炉内各处温度水平、锅炉的燃烧效率及炉内物料场的分布，从而不可避免的对锅炉运行和炉内受热面的磨损产生影响。床压过高，床料流化质量下降，会导致炉效降低，床温下降，且会使密相区上移，炉内受热面磨损加剧；床压过高
12、如不及时调整，甚至会因床料堆积导致床面局部结焦。床压过低，会导致床温过高，锅炉出力下降，如不及时调整，甚至会使床料淘空，酿成燃烧事故。床压频繁波动，会导致锅炉运行不稳，床温忽高忽低，负荷时大时小，金属在材料交变机械应力和热应力作用下会提前产生疲劳损坏。所以控制床压在合理的范围内稳定运行，对循环流化床锅炉的运行调整至关重要。为此，晋田锅炉要求采取“少量多次”的排渣原则，尽量减少床压的波动，以确保在目前间断排渣的情况下尽量接近连续排渣的效果，并规定大负荷时维持床压 56KPa，小负荷时维持床压 45KPa。2.2.3.2 床温的控制。床温的高低，直接影响着炉内换热，锅炉效率、炉内物料的浓度及颗粒特
13、性。床温高，炉内辐射换热加强，在满足同样出力的情况下，炉内的对流换热量可适当降低，即炉内物料的浓度和烟气流速可适当降低，则物料炉内受热面的磨损降低；同时床温升高后，炉内循环物料的物理特性发生变化，物料的硬度下降，棱角变钝，这些对减轻炉内受热面的磨损都有利。所以，维持高的床温也有利于减轻炉内受热面的磨损。本次 2#炉运行中一直要求维持着较高的床温，即 870900，除非由于断煤和煤质因素的影响。2.2.3.3 转向室压力的控制。维持转向室压力在100Pa（设计为平衡点）范围内，有利于控制合理的炉膛出口压力（设计为+1.5KPa） 。在同样床压指示的情况下，不同的炉膛出口压力反映了不同的炉内物料浓
14、度场分布和烟气流速。炉膛压力高，则表明炉内沿炉膛高度方向，物料浓度变化梯度小，同时炉内物料浓度场和温度场分布均匀，物料对受热面的磨损也就小；炉膛压力低，则表明炉内物料浓度变化梯度大，炉内物料浓度场和温度场分布不均，物料对受热面的磨损也就大。所以，转向室压力的控制也是晋田循环流化床锅炉运行调整的关键一环。2.2.3.4 脱硫系统的正常运行。循环流化床锅炉采用炉内添加石灰石脱硫，随着循环物料中硫酸钙所占比例的增大，在一定程度上“软化”了床料，从而使床料对炉内受热面的整体磨损减轻。2.2.3.5 异常运行工况的调节与处理。断煤、灭火、辅机故障、厂用电中断等异常工况的正确处理，对锅炉维持良好的运行或备用状态及维持锅炉本体和辅机的长周期安全运行也很重要。通过以上分析，进一步提高了我们对循环流化床锅炉的磨损机理和防磨措施的认识，也让我们更有信心做好今后晋田流化床锅炉的防磨检查、检修、维护和运行工作，并为最终解决循环流化床锅炉炉内受热面的磨损问题不断积累和总结宝贵的实践经验。参考文献：全国电力行业 CFB 机组技术交流服务协作网 组编循环流化床锅炉技术2006 年 10 月第一版作者简介：赵晨阳，男，1973 年 11 月出生，技师，从事锅炉运行管理工作。电 话：4210597手 机：13834340395通信地址：山西省侯马市新田路 50 号（侯马发电厂发电部）邮 编：043008
