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摘 要：本文以一台150t/h循环流化床锅炉为例对运行中影响受热面磨损的因素进行分析探讨，分析其机理、易发生部位并提出改进措施。从中得出CFB锅炉炉内受热面防磨可从优化运行参数、控制煤质以及改进防磨措施相结合的方式，以实现炉内受热面的防磨。运行结果表明：经过优化改进，显著减轻了炉内受热面的磨损。
关键词：循环流化床锅炉；锅炉受热面；磨损；改进措施
中文分类号： 文献标识码：
循环流化床锅炉具有煤种适应性强、污染物排放低和符合调节性能好等优点，近年来在国内外得到了广泛的推广应用[1]。由于循环流化床锅炉的大多数不见实在高固体颗粒浓度的冲刷撞击环境下工作的，因此与其他类型的燃烧方式相比磨损要严重得多。由于循环流化床锅炉受热面磨损造成的停炉事故在总的停炉事故中占有很大的比例，严重影响了机组的安全经济运行。
我公司现运行3台循环流化床锅炉，分别为一台130t/h和两台150t/h，均整体呈左右对称布置，采用单汽包、自然循环、循环流化床燃烧方式，露天布置，炉顶布置有遮雨板。现以其中一台150t/h循环流化床锅炉为例对运行中影响受热面磨损的因素进行分析探讨，分析其机理、易发生部位并提出改进措施，为其安全稳定经济运行提供参考。
1. 受热面的磨损机理
由于燃烧室内各部位气固两相浓度、力度、速度和方向等因素的不同，受热面的磨损答题可分为两大类：
（1）冲蚀磨损
气流中夹带一定浓度的固体颗粒，以一定的速度对受热面进行冲击所造成的磨损。表面反复被颗粒冲击，产生塑性变形、疲劳与形变脱落。
（2）切削磨损
冲刷过程中，颗粒沿固体表面的水平分速度使它沿物体表面滑动，造成切削磨损。实际上，水冷壁大部分经受的是切削磨损。
垂直与水平两个分速度合成的效果起一种刨削作用，对表面材料挖槽与刨剥，这实质上是一种磨料磨损。在产生涡流的四角、焊缝接口、浇注料平台等部位，磨损形式还要复杂，是冲蚀、切削及疲劳磨损的综合过程。
2. 锅炉受热面磨损的影响因素
2.1 烟气浓度的影响
烟气中携带得飞灰浓度越高，磨损越严重。烟气浓度与燃煤量和燃烧所需的空气量有关，与煤的特性和负荷量有关[2]。入炉煤质灰分高，锅炉负荷大，受热面磨损严重。
2.2 烟气流速的影响
烟气流速越高，磨损越严重。受热面磨损量约与烟气流速的三次方成正比[3]，烟气流速与锅炉负荷、流化风量及引风量有关。锅炉负荷过高，一次风量过大，相应引风量过大，锅炉炉膛和尾部受热面磨损严重。
2.3 灰粒、煤粒特性的影响
灰粒的硬度越高、颗粒越大[2]、越有菱角磨损越严重。这与煤质的灰分大小、硬度大小以及燃煤的颗粒大小有关。入炉煤灰分高，粒度大，硬度大，锅炉磨损严重。
2.4 床料厚度的影响
床料越厚，致使密相区物料浓度增加，密相区物料浓度越高，磨损越严重。锅炉床料过多，容易导致密相区耐火耐磨浇注料脱落，会造成炉膛物料直接冲刷管壁，引起水冷壁严重磨损。
3. 磨损易发生部位
3.1 炉膛水冷壁的磨损
水冷壁的磨损是循环流化床锅炉中常见的磨损部位，也是磨损最严重的部位之一，其磨损主要集中在以下三个区域：炉膛下部卫燃带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；不规则区域管壁的磨损。炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损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，在局部产生涡流；另一原因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，因而对水冷壁管产生冲刷。炉膛四个角落区域的管壁磨损原因是角落区域内壁面向下流动的固体物料密度比较高，同时流动状态也受到破坏。不规则区域管壁的磨损原因主要是不规则管壁对局部的流动特性造成较大的扰动。
3.2 尾部受热面的磨损
尾部受热面的磨损是指烟气中的飞灰对尾部受热面产生的磨损，一般发生在过热器、省煤器及空气预热器，但布置在锅炉转弯烟道后的省煤器、空气预热器受热面磨损最为严重。过热器区域的温度一般都较高，大多数灰粒比较软，对其磨损并不是十分严重。在省煤器、空气预热器区域内由于烟温较低，灰粒变硬体积收缩变小，且由于气流转弯处飞灰浓度和速度不均，表面形成尖锐的棱角对省煤器管排、空气预热器部件的磨损会很严重。
4. 改进措施
在对CFB锅炉炉内受热面磨损机理及影响因素的分析中，结合各方面因素，从优化锅炉运行参数、控制煤质、受热面防磨等方面来改进锅炉运行中出现的受热面磨损严重的情况。
4.1 优化锅炉运行参数
在满足锅炉稳定运行的前提下，通过优化调整，降低流化风速，有利于减轻水冷壁的磨损。这时因为降低流化风速将减小物料向上扬析高度，也就降低了贴壁流初始下降点的密相区的距离，从而减小贴壁流速度。而贴壁流速度降低，其携带的物料浓度和粒度也会降低，因此对水冷壁管壁的磨损也会降低。
4.2 控制煤质
加强来煤煤质管理，燃料部门要确保燃煤质量，严格控制矸石含量，控制燃料颗粒的粒径，尽可能要满足锅炉设计煤种的要求，为稳定燃烧提供物质基础。运行时要控制来煤的筛分粒度，及时进行煤质化验，提高染料颗粒的均匀度，减小大颗粒在来煤总量中的比例。在控制煤粉颗粒粒径的同时还要控制煤中灰分的含量。燃料颗粒灰分的含量越高，则烟气中灰分含量就高，相应的发热量就越低，必然导致单位时间内燃煤量增加，再加上石灰石的投入也相当于增加了炉内粒子浓度，致使烟气中飞灰浓度进一步增加，磨损速度加剧。
4.3 受热面防磨技术
在改进受热面防磨的措施方面，本公司主要采用防磨护瓦与防磨堆焊相结合。增加防磨护瓦是避免局部磨损较为直观有效的方式，也可以起到一定的防磨效果，堆焊技术可以减少较大一部分维修费用，缩短检修工期，有效的提高机组的使用效率，堆焊只在磨损冲刷严重的几个部位即可，他们都有施工方面简单，使用面积较小，延长使用寿命等优点。
5. 结论
CFB锅炉运行方式决定炉内受热面磨损严重的情况，该磨损与运行参数、煤质好坏、炉膛结构有关。CFB锅炉炉内受热面防磨可从优化运行参数、控制煤质以及改进防磨措施相结合的方式，以实现炉内受热面的有效全面防磨。运行结果表明：经过优化改进，显著减轻了炉内受热面的磨损。
参考文献
[1]路春美， 程世庆. 循环流化床锅炉设备与运行[M]. 北京： 中国电力出版社， 2003.
[2]屈卫东， 杨建华， 杨义波， 等. 循环流化床锅炉设备及运行[M]. 郑州： 河南科学技术出版社， 2004.
[3]周宝欣， 常焕俊. 循环流化床锅炉技术问答[M]. 北京： 中国电力出版社， 2006.
关键词：循环流化床锅炉；锅炉受热面；磨损；改进措施
中文分类号： 文献标识码：
循环流化床锅炉具有煤种适应性强、污染物排放低和符合调节性能好等优点，近年来在国内外得到了广泛的推广应用[1]。由于循环流化床锅炉的大多数不见实在高固体颗粒浓度的冲刷撞击环境下工作的，因此与其他类型的燃烧方式相比磨损要严重得多。由于循环流化床锅炉受热面磨损造成的停炉事故在总的停炉事故中占有很大的比例，严重影响了机组的安全经济运行。
我公司现运行3台循环流化床锅炉，分别为一台130t/h和两台150t/h，均整体呈左右对称布置，采用单汽包、自然循环、循环流化床燃烧方式，露天布置，炉顶布置有遮雨板。现以其中一台150t/h循环流化床锅炉为例对运行中影响受热面磨损的因素进行分析探讨，分析其机理、易发生部位并提出改进措施，为其安全稳定经济运行提供参考。
1. 受热面的磨损机理
由于燃烧室内各部位气固两相浓度、力度、速度和方向等因素的不同，受热面的磨损答题可分为两大类：
（1）冲蚀磨损
气流中夹带一定浓度的固体颗粒，以一定的速度对受热面进行冲击所造成的磨损。表面反复被颗粒冲击，产生塑性变形、疲劳与形变脱落。
（2）切削磨损
冲刷过程中，颗粒沿固体表面的水平分速度使它沿物体表面滑动，造成切削磨损。实际上，水冷壁大部分经受的是切削磨损。
垂直与水平两个分速度合成的效果起一种刨削作用，对表面材料挖槽与刨剥，这实质上是一种磨料磨损。在产生涡流的四角、焊缝接口、浇注料平台等部位，磨损形式还要复杂，是冲蚀、切削及疲劳磨损的综合过程。
2. 锅炉受热面磨损的影响因素
2.1 烟气浓度的影响
烟气中携带得飞灰浓度越高，磨损越严重。烟气浓度与燃煤量和燃烧所需的空气量有关，与煤的特性和负荷量有关[2]。入炉煤质灰分高，锅炉负荷大，受热面磨损严重。
2.2 烟气流速的影响
烟气流速越高，磨损越严重。受热面磨损量约与烟气流速的三次方成正比[3]，烟气流速与锅炉负荷、流化风量及引风量有关。锅炉负荷过高，一次风量过大，相应引风量过大，锅炉炉膛和尾部受热面磨损严重。
2.3 灰粒、煤粒特性的影响
灰粒的硬度越高、颗粒越大[2]、越有菱角磨损越严重。这与煤质的灰分大小、硬度大小以及燃煤的颗粒大小有关。入炉煤灰分高，粒度大，硬度大，锅炉磨损严重。
2.4 床料厚度的影响
床料越厚，致使密相区物料浓度增加，密相区物料浓度越高，磨损越严重。锅炉床料过多，容易导致密相区耐火耐磨浇注料脱落，会造成炉膛物料直接冲刷管壁，引起水冷壁严重磨损。
3. 磨损易发生部位
3.1 炉膛水冷壁的磨损
水冷壁的磨损是循环流化床锅炉中常见的磨损部位，也是磨损最严重的部位之一，其磨损主要集中在以下三个区域：炉膛下部卫燃带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；不规则区域管壁的磨损。炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损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，在局部产生涡流；另一原因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，因而对水冷壁管产生冲刷。炉膛四个角落区域的管壁磨损原因是角落区域内壁面向下流动的固体物料密度比较高，同时流动状态也受到破坏。不规则区域管壁的磨损原因主要是不规则管壁对局部的流动特性造成较大的扰动。
3.2 尾部受热面的磨损
尾部受热面的磨损是指烟气中的飞灰对尾部受热面产生的磨损，一般发生在过热器、省煤器及空气预热器，但布置在锅炉转弯烟道后的省煤器、空气预热器受热面磨损最为严重。过热器区域的温度一般都较高，大多数灰粒比较软，对其磨损并不是十分严重。在省煤器、空气预热器区域内由于烟温较低，灰粒变硬体积收缩变小，且由于气流转弯处飞灰浓度和速度不均，表面形成尖锐的棱角对省煤器管排、空气预热器部件的磨损会很严重。
4. 改进措施
在对CFB锅炉炉内受热面磨损机理及影响因素的分析中，结合各方面因素，从优化锅炉运行参数、控制煤质、受热面防磨等方面来改进锅炉运行中出现的受热面磨损严重的情况。
4.1 优化锅炉运行参数
在满足锅炉稳定运行的前提下，通过优化调整，降低流化风速，有利于减轻水冷壁的磨损。这时因为降低流化风速将减小物料向上扬析高度，也就降低了贴壁流初始下降点的密相区的距离，从而减小贴壁流速度。而贴壁流速度降低，其携带的物料浓度和粒度也会降低，因此对水冷壁管壁的磨损也会降低。
4.2 控制煤质
加强来煤煤质管理，燃料部门要确保燃煤质量，严格控制矸石含量，控制燃料颗粒的粒径，尽可能要满足锅炉设计煤种的要求，为稳定燃烧提供物质基础。运行时要控制来煤的筛分粒度，及时进行煤质化验，提高染料颗粒的均匀度，减小大颗粒在来煤总量中的比例。在控制煤粉颗粒粒径的同时还要控制煤中灰分的含量。燃料颗粒灰分的含量越高，则烟气中灰分含量就高，相应的发热量就越低，必然导致单位时间内燃煤量增加，再加上石灰石的投入也相当于增加了炉内粒子浓度，致使烟气中飞灰浓度进一步增加，磨损速度加剧。
4.3 受热面防磨技术
在改进受热面防磨的措施方面，本公司主要采用防磨护瓦与防磨堆焊相结合。增加防磨护瓦是避免局部磨损较为直观有效的方式，也可以起到一定的防磨效果，堆焊技术可以减少较大一部分维修费用，缩短检修工期，有效的提高机组的使用效率，堆焊只在磨损冲刷严重的几个部位即可，他们都有施工方面简单，使用面积较小，延长使用寿命等优点。
5. 结论
CFB锅炉运行方式决定炉内受热面磨损严重的情况，该磨损与运行参数、煤质好坏、炉膛结构有关。CFB锅炉炉内受热面防磨可从优化运行参数、控制煤质以及改进防磨措施相结合的方式，以实现炉内受热面的有效全面防磨。运行结果表明：经过优化改进，显著减轻了炉内受热面的磨损。
参考文献
[1]路春美， 程世庆. 循环流化床锅炉设备与运行[M]. 北京： 中国电力出版社， 2003.
[2]屈卫东， 杨建华， 杨义波， 等. 循环流化床锅炉设备及运行[M]. 郑州： 河南科学技术出版社， 2004.
[3]周宝欣， 常焕俊. 循环流化床锅炉技术问答[M]. 北京： 中国电力出版社， 2006.