摘要：對循環流化床鍋爐承壓部件的磨損進行闡述。
　　關鍵詞：循環流化床鍋爐；承壓部件；磨損
　　1循環流化床鍋爐工作原理
　　循環流化床鍋爐燃燒是基于氣-固兩相流理論發展起來的一種新型潔凈燃燒技術。鍋爐由燃燒系統、氣-固分離循環系統、對流煙道3部分組成。燃燒系統包括風室、布風板、風帽、燃燒室、爐膛、給煤
　　系統等；氣-固分離系統由物料分離裝置和返料裝置2部分組成；對流煙道設備包括過熱器、省煤器、空氣預熱器等。
　　一次燃燒空氣通過爐膛底部的布風裝置進入爐膛,布風板上安裝有風帽。爐膛內粒度為0~8mm的固體顆粒(燃料、石灰石、底料等)被一次風流化后呈流體的特性并充滿了整個爐膛,二次風在爐膛下部一定高度進入爐膛實現分級燃燒。固體顆粒在爐膛內以特殊的氣-固流動方式運行。一方面,固體顆粒在爐膛內受顆粒的團聚和聚集作用,細顆粒聚集成大顆粒后在一定的氣流速度下逆氣流向下運動,并在“環-核”理論的作用下貼壁回流,然后,被上升的氣流打散成細顆粒,再被氣流帶動向上運動,顆粒團不斷重復聚集→下沉→吹散→上升→聚集的過程,在爐內產生強烈的內循環運動；另一方面,高溫煙氣帶出的細小固體顆粒被爐膛出口的物料裝置分離后,再通過物料回收裝置將固體顆粒返回爐膛循環燃燒,實現外部循環,據此建立相應的物料平衡和熱量平衡,保證鍋爐連續、高效、穩定運行。
　　2設計環節對鍋爐承壓部件磨損的影響因素
　　一般來說,凡是與物料及含飛灰的煙氣相接觸的部位,都存在不同程度的磨損。作為鍋爐運行人員,應了解循環流化床鍋爐承壓部件磨損的特征部位并采取相應的預防措施。
　　2.1爐膛水冷壁管磨損特征部位及防磨措施
　　爐膛水冷壁管磨損的特征部位包括:爐膛下部衛燃帶與水冷壁管的過渡區、爐膛角落區域的水冷壁以及不規則管壁。針對水冷壁管的磨損特征,可以采取如下的防磨措施:
　　(1)水冷壁管特征磨損部位增扣耐磨不銹鋼防護瓦,考慮的具體因素包括如下:
　　1)護瓦和水冷壁管接觸嚴密,保證傳熱效率和護瓦不變形；
　　2)護瓦安裝固定考慮自由膨脹因素；
　　3)護瓦頂部和水冷壁管接觸部位仍會出現磨損,可采用護瓦頂部增加繞流鰭片的方式聯合防磨,不宜一味增加護瓦高度。
　　(2)爐膛角落區域水冷壁管采取增加澆筑料高度的方式進行防磨。具體施工時盡可能減小爐膛衛燃帶耐火層的錐角,使過渡區域平坦一些。
　　(3)采用金屬表面噴涂技術。金屬噴涂是早已應用在機械、發電等行業的成熟技術,但在循環流化床的應用仍處于實踐探索階段。目前,采用熱噴涂技術中的電弧噴涂工藝是解決我國電廠循環流化床鍋爐受熱面磨損問題的主要方法。
　　(4)采用讓管技術,即改變水冷壁管的幾何形狀。耐火材料結合簡易彎管使衛燃帶區域與上部水冷壁管保持平直,從根本上消除因渦流而產生的局部易磨區。
　　2.2尾部對流煙道受熱面磨損特征部位及防磨措施
　　過熱器、省煤器等對流煙道受熱面磨損的特征部位包括:管束煙氣進口側1~4列管束、臨近爐墻部位的管束、省煤器管束彎頭部位和靠近豎井煙道的后墻管束以及其他設計上局部煙氣流速過高或可能形成煙氣通廊的區域。
　　針對上述特征磨損部位,采取以下防磨措施:
　　(1)合理設計煙氣流速,以不大于7m/s為宜,避免設計上出現局部流速過高的區域。
　　(2)保證物料分離裝置有較高的分離效率,以降低煙氣中固體物料濃度。目前,循環流化床普遍采用高溫絕熱式旋風分離器作為物料分離裝置,在評價旋風分離器的分離效率時,以分級分離效率作為評價指標較為合理。
　　(3)高段省煤器進口豎井煙道轉彎處加裝導向板,防止后墻部位管束的磨損。
　　(4)煙氣進口管束和管束彎頭等部位采取防磨瓦或其他遮護措施。
　　3安裝質量對承壓部件磨損的影響
　　鍋爐安裝質量的好壞,將直接影響鍋爐的安全經濟運行,應予以充分重視。鍋爐安裝應由有資格的專業安裝單位承擔,根據設備技術條件及有關規程的要求進行安裝。在具體的安裝過程中,以下部位的安裝可能對鍋爐承壓部件的磨損產生負面影響,應重點關注:
　　(1)水冷壁管對接焊縫外觀質量差,施工后的管壁上殘留鐵器類物品,會加重水冷壁管在這些不規則區域上的磨損,在具體的施工安裝中應注意:1)水冷壁管焊口預留位置盡量放在爐膛的中上部且焊口盡量布置在同一水平位置。
　　2)水冷壁管對接前應按規定做好坡口,焊接對口外壁的差值不應超過薄件厚度的10%+1mm,且不大于4mm。
　　3)水冷壁組合應在穩固的組合架上進行,管子突出不平的,允許誤差控制在±5mm范圍內。
　　4)施工結束后,及時清理管壁上殘留的鐵絲、鋼筋等物件,保持水冷壁表面光滑。
　　(2)過熱器、省煤器等蛇形管安裝時應先將集箱找正固定后安裝基準蛇形管,待基準蛇形管找正固定后,再安裝其余管排。施工中管排間距的允許誤差為±5mm。同列管束煙氣進、出口間的管束間隙不均勻時,管束間隙突變部位在噴嘴原理的作用下,有可能使該部位管子的磨損加劇。
　　(3)過熱器、省煤器等部位同列管束中個別管子的不平整度應控制在±10mm范圍內。若管束安裝前沒有很好地進行平整度的檢查,在安裝中管束的相對位置也未科學控制,導致同列管束中間部位的管子錯位,會明顯增加該管子迎火面磨損泄漏的可能性。
　　(4)省煤器安裝時,應注意檢查邊緣管排和爐墻的距離是否符合圖紙規定,防磨裝置是否按圖紙要求留出接頭處的膨脹間隙。
　　(5)從實踐運行的角度分析,爐墻和爐頂結合面或爐墻局部不嚴密,存在漏風部位,導致運行中冷空氣竄入而對鄰近管束的磨損是相當嚴重的。施工階段對爐墻嚴密性的質量要求注意以下幾點:
　　1)穿墻部位的受熱面管子的爐墻間隙允許誤差為±5mm,嚴格按照圖紙要求做好膨脹密封工作。
　　2)磚砌爐墻時應按圖紙和技術文件要求留膨脹縫,其寬度誤差為±3mm,邊界錯牙不大于4mm。
　　3)膨脹縫外部爐墻應采取可靠的密封措施。
　　4)爐墻施工時應注意各部位的間隙,特別是爐墻與受熱面的間隙應符合設計要求,沿煙氣流速方向的同側間隙應保持一致。
　　4鍋爐運行工藝控制對承壓部件磨損的影響
　　4.1入爐煤的煤質對磨損的影響
　　循環流化床鍋爐與其他形式的鍋爐相比,其突出的優點是對煤種的適應性強,但這并不意味著循環流化床鍋爐能燃用任何煤種。事實上,循環流化床鍋爐對入爐煤的質量有嚴格的要求,包括燃料的水分含量、粒度級配、灰分含量、顆粒形狀等。具體對鍋爐承壓部件磨損的影響如下:
　　(1)鍋爐承壓部件的磨損同煙氣中的飛灰濃度呈正比,入爐煤的灰分高、熱值低,相應煙氣中的顆粒濃度就高,磨損就嚴重。
　　(2)鍋爐承壓部件的磨損與循環物料的直徑大小有關。直徑小時受熱面所受的沖蝕磨損很小,隨著物料直徑的增加,磨損量逐步增加,當直徑增大至某一臨界值(0.1mm左右)時,受熱面的磨損量的變化趨向緩慢。
　　(3)循環物料的成分對磨損有一定的影響,一般含Si和Al成分較高的物料比含Ca和S成分較高的物料對受熱面的磨損性要強一些。從運行角度考慮,為降低燃料成本,當前鍋爐入爐煤中摻配煤泥、煤矸
　　石的比例在逐步增加,當矸石中硅和鋁的含量增加時應考慮適量減少矸石的摻配量,以減緩磨損。
　　4.2控制一次送風量
　　理論上,流化床鍋爐承壓部件的磨損同煙氣流速的3次方成正比。在相同工況下,調整風、煤配比,合理控制鍋爐氧的質量分數(5%~7%)是減緩磨損的重要措施。但實際運行中,為避免一次風配風不足影響流化而造成爐膛結焦事故,操作人員有時會人為加大一次風量,相應增加了承壓部件磨損的幾率。
　　4.3根據入爐煤煤質的變化調整鍋爐的循環倍率
　　調整鍋爐的循環倍率即改變鍋爐的物料循環量亦即粒子濃度。鍋爐循環倍率高,說明爐內煙氣中固體顆粒的濃度大,相應磨損嚴重。一般而言,當燃燒優質煤時,可加大物料循環量；燒劣質煤時,應減少物料循環量。
　　4.4鍋爐入爐煤含硫量較高時應采取簡易脫硫措施
　　鍋爐入爐煤含硫量較高時,燃燒產生的煙氣中腐蝕氣體含量增加,會對受熱面的壁面產生腐蝕作用,在磨損和腐蝕的共同作用下,相應部位的受熱面磨損加劇。因此,當原煤中硫的質量分數大于2%時,可利用輸煤皮帶往爐內投加石灰石的方式簡易脫硫,以減緩煙氣腐蝕對管子的影響。
　　4.5重視鍋爐參數的監控
　　從均勻磨損的角度考慮,鍋爐運行中偏燒對燃燒的穩定和承壓部件的磨損影響也很明顯,運行中左、右側煙道煙溫差不應超過50℃。因此,應重視鍋爐參數的監控工作,對同時段內鍋爐不同部位的某一參數量進行連續監控并做類比分析是提前發現鍋爐運行異常、預防事故發生的重要技術手段。
　　5鍋爐的日常維護對承壓部件磨損的影響
　　(1)嚴格執行鍋爐計劃檢修模式,有條件時積極開展預防性維修,盡量減少鍋爐非計劃停運次數是鍋爐檢修管理應遵循的基本原則。在鍋爐檢修作業中,要重視原始檢修記錄的收集整理和統計分析工作,根據本單位鍋爐的實際情況制訂合理的檢修周期,降低非計劃停爐次數。
　　(2)鍋爐停運檢修期間,應對爐內承壓部件進行全面檢查。對受熱面的特征磨損部位要重點檢查,特別要避免檢查人員憑經驗判斷的做法,及早發現承壓部件的磨損傾向并有針對性地進行處理。
　　(3)對特征部位選取的代表性管段定期開展壁厚測量或割管檢查工作并和歷史數據相比較。當承壓部件的磨損率超過0.2mm/a或具體管段的實際壁厚低于原設計厚度1/3時,應考慮換管或采取其他的防磨措施,嚴禁鍋爐帶病運行。
　　(4)針對鍋爐承壓部件出現的磨損現象,一定要查清設備磨損的根本原因并采取相應措施,不應采取被動的防磨措施。
　　(5)鍋爐停運后做好爐墻的漏風試驗工作,對爐墻不嚴密部位徹底密封,減緩運行中冷空氣對鄰近爐墻管束的磨損沖刷。
　　(6)積極開展設備技改工作,加大鍋爐承壓部件防磨技術的引進和工業應用,以減緩受熱面磨損,延長鍋爐運行周期。
　　6結束語
　　循環流化床燃燒技術是我國現階段潔凈煤利用技術的主要形式和發展的重點。如何提高鍋爐受熱面的防磨工藝水平、降低鍋爐非計劃停運次數是鍋爐使用單位面臨的普遍問題。在實際生產中,應針
　　對循環流化床鍋爐承壓部件磨損的影響因素,遵循設備生命周期理論,應用過程控制的方法加強鍋爐每一階段防磨措施的落實工作,確保循環流化床鍋爐連續、穩定運行。
　　（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院揚州分院）