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摘要：循环流化床锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、负荷调节范围宽、可以实现炉内脱硫等突出特点，近年来得到迅速发展。但是，由于循环流化床锅炉自身流化燃烧和物料循环的特点，燃烧产生的高温烟气中携带大量灰粒，锅炉金属受热面在换热过程中难免发生磨损。本文对循环流化床锅炉受热面磨损的原因进行分析，并提出一些防磨措施，以供参考。
关键词：循环流化床锅炉；受热面磨损；原因；防磨措施
1、循环流化床锅炉受热面磨损的原因分析
1.1锅炉系统结构设计方式造成的磨损
受热面的磨损主要是固体颗粒在运动的过程中与管壁发生碰撞造成的，而固体颗粒的运行速度和方向都会对磨损的程度产生一定的影响，所以在锅炉内的燃料进行总体循环时，锅炉系统的结构设计会对烟气流速有直接影响。布风板送人的一次风，炉膛运行时送人的二次风和三次风以及燃料的给入方式都是影响燃料运行轨迹的重要因素，所以锅炉系统内部的结构设计会对受热面的磨损产生很大的影响。
1.2运行参数调整不当造成的磨损
磨损量与烟气速度成n（n>3）次方关系，冲蚀磨损之所以产生，就是由于灰粒具有动能，颗粒动能与其速度的平方成正比。不但如此，磨损还于灰浓度、灰粒撞击频率因子和灰粒对被磨损物体的相对速度有关。若近似认为烟气速度和颗粒速度相等时，磨损量就将和烟气速度的3次方成正比，烟气速度的提高，促使上述有关的作用加强，导致冲蚀磨损迅速增加。
1.3床料颗粒成分对磨损的影响
床料颗粒的成分与受热面磨损也有直接关系，床料在烟气的带动下与受热面碰撞时，床料颗粒的硬度越大，受热面产生的磨损量就越大，床料颗粒的硬度越小，受热面的磨损量就越小。所以，如果床料中含有硅和铝等成分，其硬度就较高，如果钙和硫的成分较多，则床料硬度低。为了控制受热面的磨损量，控制床料成分是重要途径之一。
1.4床料特性对磨损的影响
从一定程度上来说，受热面的磨损量是与床料的直径成正相关的关系。料直径很小的时候，受热面的磨损量也会变的很小。反之，当床料的直径很大的时候，受热面磨损量也会变的很大，而金属避免的磨损速率又与床料分不量最大的那部分粒径的床料所决定。
2、循环流化床锅炉受热面防磨措施分析
2.1锅炉引风机、一次风机和二次风机及二次风系统改造
经过对各风机风量和压头的测量，引风机、一次风机的参数均满足不了锅炉所需风量和风压的要求，因此，对引风机、二次风机和一次风机进行改造，改造的方法是保持轴系不变，将各风轮的直径和叶轮的叶片数增加，增大各风机的额定出力，保证送入炉膛的一、二次风能达到50%以上或更多的份额，加强二次风助燃的作用。从三大风机改造前和改造后的参数对比情况看，三大风机风量、风压的变化不光是解决了配风不合理和相关受热面的磨损问题，实际上同时也解决了锅炉能达到额定负荷运行的问题。
2.2对烟气流速的控制
在对锅炉炉膛受热面发生严重磨损的主动防治上，比较合理的方式是控制烟气的流速。在操作循环流化床锅炉的过程中，入炉的风量有三种，即返料风、二次风、一次风，一次风量的大小不但会制约到烟气的流速，而且会直接制约到颗粒直径与循环物流量。为此，要想避免颗粒流速严重地损害炉膛，应当对一次风量进行有效地控制。一次分量的大小跟燃烧效率、锅炉流化状态等一系列的要素存在必然的联系。
2.3采用热喷涂工艺对表面进行强化
热喷涂技术是利用电能、燃烧能或其他形式的热源，将喷涂材料熔化或加热至塑性状态，在某种装置中获取一定速度，以熔滴或塑态颗粒状态，被喷射到工件表面，形成不同功能的涂层。热喷涂技术之所以能在电厂锅炉耐磨抗蚀方面取得成功应用，主要有下列缘由：（1）热喷涂工艺方法较多，能依据不同的現场条件，制作适应各种材料的耐磨涂层。（2）涂层材料有数百种之多，可从中做出恰当的挑选，形成特定涂层性能，以满足不同的工况要求。（3）实施喷涂过程中，不会危及到工件的物理和化学形态。（4）涂层的物理性能、结合强度、热涨系数和传热效果等方面，能满足锅炉运转的要求。（5）操作灵活方便，能在炉内作业，施工速度较快，成本低廉。
2.4控制床料的粒径和硬度
床料的粒径大小和硬度与受热面的磨损量成正相关的关系，所以通过改善床料粒径和硬度，是降低磨损量的重要途径之一。首先应该对燃煤的粒径进行控制，从初选燃煤开始，再利用高蝠筛和破碎机来减少燃煤的粒径，控制在合理的大小范围内。其次，提高煤粉的质量，煤粉中尽量少含有硅、铝成分，降低燃料的硬度。再次，还应该对脱硫剂以及残渣等物质进行有效控制，最大程度控制床料的粒径和硬度，从而降低对受热面的磨损量。
3、案例分析
某公司1台KG-75/3.82-M型循环流化床蒸汽锅炉，对流受热面布置从上到下依次为过热器、省煤器和空气预热器，各部件均为烟气横向冲刷受热面管，在运行中负荷正常时，出现一次风机、引风机电流增大、锅炉流化不好等问题，在检修中发现空气预热器管子上方有大面积杂物遮挡，导致烟气只能从一侧经过，用白色粉末进行漏风试验发现有200多根管子有泄漏现象。事例中由于安装过程中没有对系统进行清理，杂物遮挡导致烟气流通面积的减少，以至于烟气流速过高。而流受热面的磨损量与烟气流速的3.22次方呈正比关系，因此出现了大量空气预热器管子在高速烟气下磨损的问题。
3.1对流受热面的防磨措施：
（1）加装防磨护瓦。对于过热器和钢管省煤器，可在其迎风面管排上和弯头处加焊防磨护瓦，或在迎风面管排上敷设一层耐磨涂料来解决防磨问题。（2）选取恰当的烟气流速。对流烟气速度既不能过高也不能过低，烟速过高会使磨损加快；如果烟速过低，则受热面会积灰。（3）避免烟气走廊。在设计布置受热面时，充分考虑烟气走廊的高速烟气对受热面管的磨损。若无法避免，可考虑加装防磨罩，这样能有效防止烟气对受热面管的磨损。（4）提高分离器分离效率。可以通过改变旋风分离器排气管的直径和位置，提高其分离效率，同时有效降低烟气飞灰浓度和颗粒度，减轻烟气对分离器后部各受热面的磨损。
4、结束语
受热面作为大型循环流化床锅炉中的重要组成部分，其运行状态直接影响到锅炉的运行效率。受热面长期处于磨损状态，不仅会对锅炉运行的安全性产生影响，同时从经济性的角度考虑，也不利于锅炉的正常运行。文中对循环流化床锅炉受热面磨损的原因进行了分析，并且提出了相应的防磨措施，对于促进循环流化床锅炉的长久稳定运行具有重要的意义。
参考文献：
[1]循环流化床锅炉受热面寿命管控策略研究[J].刘志勇.神华科技.2017（02）.
[2]循环流化床锅炉受热面易磨损部位探讨[J].包云鹏.科技创新与应用.2015（07）.
（作者单位：山西平朔煤矸石发电有限责任公司）
关键词：循环流化床锅炉；受热面磨损；原因；防磨措施
1、循环流化床锅炉受热面磨损的原因分析
1.1锅炉系统结构设计方式造成的磨损
受热面的磨损主要是固体颗粒在运动的过程中与管壁发生碰撞造成的，而固体颗粒的运行速度和方向都会对磨损的程度产生一定的影响，所以在锅炉内的燃料进行总体循环时，锅炉系统的结构设计会对烟气流速有直接影响。布风板送人的一次风，炉膛运行时送人的二次风和三次风以及燃料的给入方式都是影响燃料运行轨迹的重要因素，所以锅炉系统内部的结构设计会对受热面的磨损产生很大的影响。
1.2运行参数调整不当造成的磨损
磨损量与烟气速度成n（n>3）次方关系，冲蚀磨损之所以产生，就是由于灰粒具有动能，颗粒动能与其速度的平方成正比。不但如此，磨损还于灰浓度、灰粒撞击频率因子和灰粒对被磨损物体的相对速度有关。若近似认为烟气速度和颗粒速度相等时，磨损量就将和烟气速度的3次方成正比，烟气速度的提高，促使上述有关的作用加强，导致冲蚀磨损迅速增加。
1.3床料颗粒成分对磨损的影响
床料颗粒的成分与受热面磨损也有直接关系，床料在烟气的带动下与受热面碰撞时，床料颗粒的硬度越大，受热面产生的磨损量就越大，床料颗粒的硬度越小，受热面的磨损量就越小。所以，如果床料中含有硅和铝等成分，其硬度就较高，如果钙和硫的成分较多，则床料硬度低。为了控制受热面的磨损量，控制床料成分是重要途径之一。
1.4床料特性对磨损的影响
从一定程度上来说，受热面的磨损量是与床料的直径成正相关的关系。料直径很小的时候，受热面的磨损量也会变的很小。反之，当床料的直径很大的时候，受热面磨损量也会变的很大，而金属避免的磨损速率又与床料分不量最大的那部分粒径的床料所决定。
2、循环流化床锅炉受热面防磨措施分析
2.1锅炉引风机、一次风机和二次风机及二次风系统改造
经过对各风机风量和压头的测量，引风机、一次风机的参数均满足不了锅炉所需风量和风压的要求，因此，对引风机、二次风机和一次风机进行改造，改造的方法是保持轴系不变，将各风轮的直径和叶轮的叶片数增加，增大各风机的额定出力，保证送入炉膛的一、二次风能达到50%以上或更多的份额，加强二次风助燃的作用。从三大风机改造前和改造后的参数对比情况看，三大风机风量、风压的变化不光是解决了配风不合理和相关受热面的磨损问题，实际上同时也解决了锅炉能达到额定负荷运行的问题。
2.2对烟气流速的控制
在对锅炉炉膛受热面发生严重磨损的主动防治上，比较合理的方式是控制烟气的流速。在操作循环流化床锅炉的过程中，入炉的风量有三种，即返料风、二次风、一次风，一次风量的大小不但会制约到烟气的流速，而且会直接制约到颗粒直径与循环物流量。为此，要想避免颗粒流速严重地损害炉膛，应当对一次风量进行有效地控制。一次分量的大小跟燃烧效率、锅炉流化状态等一系列的要素存在必然的联系。
2.3采用热喷涂工艺对表面进行强化
热喷涂技术是利用电能、燃烧能或其他形式的热源，将喷涂材料熔化或加热至塑性状态，在某种装置中获取一定速度，以熔滴或塑态颗粒状态，被喷射到工件表面，形成不同功能的涂层。热喷涂技术之所以能在电厂锅炉耐磨抗蚀方面取得成功应用，主要有下列缘由：（1）热喷涂工艺方法较多，能依据不同的現场条件，制作适应各种材料的耐磨涂层。（2）涂层材料有数百种之多，可从中做出恰当的挑选，形成特定涂层性能，以满足不同的工况要求。（3）实施喷涂过程中，不会危及到工件的物理和化学形态。（4）涂层的物理性能、结合强度、热涨系数和传热效果等方面，能满足锅炉运转的要求。（5）操作灵活方便，能在炉内作业，施工速度较快，成本低廉。
2.4控制床料的粒径和硬度
床料的粒径大小和硬度与受热面的磨损量成正相关的关系，所以通过改善床料粒径和硬度，是降低磨损量的重要途径之一。首先应该对燃煤的粒径进行控制，从初选燃煤开始，再利用高蝠筛和破碎机来减少燃煤的粒径，控制在合理的大小范围内。其次，提高煤粉的质量，煤粉中尽量少含有硅、铝成分，降低燃料的硬度。再次，还应该对脱硫剂以及残渣等物质进行有效控制，最大程度控制床料的粒径和硬度，从而降低对受热面的磨损量。
3、案例分析
某公司1台KG-75/3.82-M型循环流化床蒸汽锅炉，对流受热面布置从上到下依次为过热器、省煤器和空气预热器，各部件均为烟气横向冲刷受热面管，在运行中负荷正常时，出现一次风机、引风机电流增大、锅炉流化不好等问题，在检修中发现空气预热器管子上方有大面积杂物遮挡，导致烟气只能从一侧经过，用白色粉末进行漏风试验发现有200多根管子有泄漏现象。事例中由于安装过程中没有对系统进行清理，杂物遮挡导致烟气流通面积的减少，以至于烟气流速过高。而流受热面的磨损量与烟气流速的3.22次方呈正比关系，因此出现了大量空气预热器管子在高速烟气下磨损的问题。
3.1对流受热面的防磨措施：
（1）加装防磨护瓦。对于过热器和钢管省煤器，可在其迎风面管排上和弯头处加焊防磨护瓦，或在迎风面管排上敷设一层耐磨涂料来解决防磨问题。（2）选取恰当的烟气流速。对流烟气速度既不能过高也不能过低，烟速过高会使磨损加快；如果烟速过低，则受热面会积灰。（3）避免烟气走廊。在设计布置受热面时，充分考虑烟气走廊的高速烟气对受热面管的磨损。若无法避免，可考虑加装防磨罩，这样能有效防止烟气对受热面管的磨损。（4）提高分离器分离效率。可以通过改变旋风分离器排气管的直径和位置，提高其分离效率，同时有效降低烟气飞灰浓度和颗粒度，减轻烟气对分离器后部各受热面的磨损。
4、结束语
受热面作为大型循环流化床锅炉中的重要组成部分，其运行状态直接影响到锅炉的运行效率。受热面长期处于磨损状态，不仅会对锅炉运行的安全性产生影响，同时从经济性的角度考虑，也不利于锅炉的正常运行。文中对循环流化床锅炉受热面磨损的原因进行了分析，并且提出了相应的防磨措施，对于促进循环流化床锅炉的长久稳定运行具有重要的意义。
参考文献：
[1]循环流化床锅炉受热面寿命管控策略研究[J].刘志勇.神华科技.2017（02）.
[2]循环流化床锅炉受热面易磨损部位探讨[J].包云鹏.科技创新与应用.2015（07）.
（作者单位：山西平朔煤矸石发电有限责任公司）