循环流化床锅炉尾部受热面磨损原因分析及对策

本文通过循环流化床锅炉尾部受热面的磨损原因进行了系统的分析，并提出了减轻磨损的措施，以延长尾部受热面的使用寿命，减少因磨损带来的锅炉启停次数，从而提高企业的效益。

循环流化床锅炉从投入运行以来，在运行中磨损问题严重。磨损部位主要为炉内水冷壁和尾部受热面的磨损。对于水冷壁的磨损现在已经有了比较好的解决方法，主要是通过在密相区采取用浇注料防磨和稀相区采取水冷壁表面电弧喷涂等措施来解决。但尾部受热面的磨损却成了影响锅炉运行周期的关键因素。尾部受热面的磨损主要是水平烟道内过热器管子和竖直烟道内省煤器管子的磨损。磨损原因如下。

1 锅炉设计存在的问题

密相区部分吸热量过少导致锅炉在运行中床温过高，可达1000℃以上，极易造成结焦。为防止炉床结焦事故的发生，运行中只有采取加大流化风量来降低床温使其保持在900~950℃之间。由此带来了一个问题即流化风量的增加造成炉膛出口及尾部受热面烟气流速增加。理论认为金属的磨损量与烟气速度的三次方成正比，所以烟气流速的增加，加剧了尾部受热面的磨损。

2 烟气中颗粒特性的影响

（1）粒径的影响 

受热面的磨损量与飞灰夹杂的颗粒直径大小有关。颗粒直径增大，磨损量也增加，反之则磨损量减小。在实际运行中由于燃料颗粒度达不到设计要求，运行中烟速又高，携带大颗粒的能力强，烟气中颗粒直径甚至达到φ2~3mm，如此大直径颗粒造成的磨损可想而知。

（2）颗粒硬度的影响

循环流化床的最大优点就是能够燃烧发热量较低的煤，如煤矸石，同时为达到环保要求，运行中要加入石灰石粉来脱硫，这就造成了烟气中灰颗粒的硬度较大。颗粒硬度越大，对受热面的磨损也越严重。

3 旋风分离器分离效率的影响

旋风分离器布置在炉膛出口，是循环流化床关键部件之一，其主要作用是将大量高温固体颗粒从炉膛出口的烟气中分离出来送回燃烧室，保证燃料和脱硫剂（石灰石粉）多次循环、反复燃烧和反应，以提高燃烧效率和脱硫效率。循环流化床锅炉分离器在实际运行中影响分离效率的原因有很多，主要归结如下。一是分离器切向进口风速的影响。前面已经讲过为降低床温而使用过大的流化风量造成分离器入口烟速过高。进口烟速过高，气流湍流增加以及颗粒反弹加剧，灰尘颗粒二次夹带严重，使分离效率降低。二是分离器本身的设计或安装不合适。分离器进气管、分离器旋风筒直径大小、排气管直径大小及排气管插入深度都会影响到分离器的分离效率，这些部件的设计或安装可能与实际运行工况不相匹配，造成分离器分离效率降低。

4 煤质的影响

循环流化床锅炉在燃用的煤种煤质变化较大、发热量变化较大，当发热量高时，可以明显观察到飞灰浓度明显降低，飞灰颗粒度也明显减小。

鉴于颗粒特性及煤质很难改变，以下仅就两个最主要影响因素来讨论应该采取的措施。

（1）增加密相区吸热量，降低床温，从而减少流化风量，降低烟气流速。

一是降低密相区水冷壁耐磨浇注料的高度，改用合金喷涂的方法来防止水冷壁磨损。同时可以适当减薄下部耐磨浇注料的厚度，这样密相区吸热量就会增加，床温会随之下降。

二是布风板改用水冷布风板型式从而起到降低床温的作用。

三是适当降低二次风口位置，二次风混入炉膛下部能够吸收下部密相区的热量，从而起到降低床温的作用。四是提高分离器分离效率，增加返回炉膛密相区的物料量，也可降低床温。

（2）对尾部受热面采取防磨措施。

顺列布置的过热器迎风面管排可以采取加焊防磨护瓦的方法解决。对于错列布置的省煤器迎风面管排可以加焊防磨护瓦，也可采取迎风面管排上敷设一薄层耐磨涂料的方法来解决。对于靠近墙壁的管子弯头部分及贴墙直管段，由于这些部位缝隙较大，烟速较高而形成严重的局部磨损，可以采取检修时拆掉炉墙，然后在易磨损部位敷设耐磨涂料来解决。以上这些措施都可以有效的减轻受热面磨损问题，但并不能从根本上杜绝受热面磨损。

（3）改进旋风分离器，提高分离效率。

分离器旋风筒直径越大，离心力越大，分离效率也越高，但增大筒体直径的方法不大可行。分离器的进气管由于炉本体及分离器本体的限制，改变起来也不可行。因此最可行的办法一是改变分离器排气管的直径，如图1所示，在旋风筒直径Do不变的情况下，排气管直径De与Do之比De/Do越小，分离效率也越高，但De不可过小，否则会增加压力损失，可取De/Do在0.3左右。二是调整排气管插入旋风筒的深度，通过调整插入深度h，保持h与旋风筒入口高度a之比h/a为0.5左右时,可以得到最高的分离效率。

   总之，提高旋风分离器分离效率，降低烟气中飞灰浓度和减小飞灰颗粒度，同时也降低了床温，这是解决尾部受热面磨损，延长锅炉运行周期的有效方法。