如何做好循环流化床锅炉水冷壁的防磨工作？

随着环保要求的日益严格，电厂、电站对环保的意识日益增加，新型、高效、低污染的清洁燃烧技术——循环流化床燃烧技术得到广泛应用。

循环流化燃烧最为主要的特点是携带大量物料的烟气在经过分离器时，进行气固分离，分离出来的气体进入尾部，依次流经各受热面进行换热后经过净化排入大气，而分离下来的固体物料则通过非机械式的回料阀送回炉膛进行循环燃烧。高浓度的物料在循环燃烧过程中，造成锅炉受热面的磨损，严重制约了该炉型长周期经济的运行。

通过长时间运行实践，我们在主动防磨和被动防磨两个方面总结了一些防磨措施，希望对工程实践有所帮助。

不管是汽水侧还是烟风侧的管道磨损，都会使受热管道产生热应力变化、受热不均匀的现象，从而造成受热面爆管、泄露，甚至导致锅炉停炉，对锅炉的正常、安全、经济运行产生不同程度的影响。

循环流化床锅炉中气固两相流之间的相对运动很大。炉膛内部的固体颗粒团在随气流向上运动的同时，由于炉膛内部中心区域流化风速高、四壁流化风速低，固体颗粒还将向流化风速低的炉膛四周滑动、聚集，同时沿炉膛水冷壁向下流动，强烈的炉内循环运动从而产生。

炉壁的磨损与炉膛内部物料的贴壁回流过程息息相关，贴壁回流的物料在回流过程中，遇到障碍物时，物料颗粒的流动方向将会发生改变，障碍物将会把物料分流到障碍物的两侧，障碍物两侧管材将受到斜冲刷，进而造成磨损；贴壁回流的物料遇到障碍物后受力、反弹，当颗粒被反弹到水冷壁上时，颗粒将会与管壁形成斜冲刷和正撞击现象，从而造成磨损。

想要解决磨损问题除了在设计时选取合理的烟气流速，运行时严格控制入炉煤粒度、燃烧室流化速度等外，还应该在结构上采取让管技术、格栅防磨经纬结构技术等主动防磨措施，以及被动的金属喷涂、敷设耐火材料等防磨措施。

1、让管技术

主要应用于炉膛密相区上部与水冷壁结合处。让管是通过改变水冷壁的几何形状，使垂直段耐磨耐火材料与上部水冷壁管保持平直，使贴壁回流的物料所产生的旋涡形成于耐火材料区域，从而避免水冷壁的磨损。

2、格栅防磨经纬结构技术

格栅防磨经纬结构技术是在水冷壁表面沿水平和垂直方向加装耐磨合金板，在受热面形成阶梯式网格化的防护壁垒，阻断高速贴壁流的形成。是目前已有的防磨技术中效果较为显著、性价最高的一种主动式防磨技术，主要体现在以下四点：

① 格栅防磨经纬结构技术根据炉内不同区域磨损特点进行特殊的防护处理，防护区域内防磨效果突出，能够彻底解决CFB锅炉水冷壁磨损问题。

② 格栅防磨板采用稀土合金铸成，导热性能好。节能降耗的同时，极大提高了CFB锅炉设备的安全性和经济性。

③ 格栅防磨施工周期短，可不同区域交叉作业，一般为常规防磨措施施工周期的二分之一。

④ 格栅防磨经纬结构技术使用周期长，防磨板使用寿命5年以上，后期维护费用低，可保证锅炉长期有效防护。

3、金属喷涂

金属喷涂是在水冷壁管及鳍片的表面喷涂一种高强度耐磨的金属陶瓷涂层，是一种被动的防磨技术措施。一般在密相区上部水冷壁1～2 m、给煤口正面的水冷壁、炉膛的四角、炉膛顶部等易磨损的部位进行金属喷涂。

金属喷涂后，可减缓水冷壁自身的磨损，但随着运行时间的加长，喷涂层本体磨损后会出现喷涂层起皱脱落、造成水冷壁凹凸不平，加剧磨损等现象。同时，在更换喷涂后的水冷壁管时，管端坡口处的喷涂层必须处理干净，因为金属喷涂层中的Cr、Ni在高温时熔化。当水冷壁管进行焊接作业时，在高温的焊接环境下，金属喷涂层中的Cr、Ni将会熔化进入焊液，形成脆性裂纹，导致焊接质量变差。

4、敷设耐火材料

在水冷壁上敷设一定厚度的耐磨耐火浇注料，以减缓水冷壁壁的磨损，是一种被动的防磨技术措施。耐火材料的固定方式是靠焊接在水冷壁管上销钉加以固定。多用在锅炉密相区及炉膛出口周围，该方法施工简单，防磨效果好，但浇注料的导热系数小，会使炉膛的换热特性下降，工程中耐火材料的敷设厚度一般在50～70 mm。

锅炉在设计、制造、安装、筑炉、烘炉完成后，锅炉受热面及浇注料的磨损与运行过程息息相关。理论及实践表明，磨损与时间、飞灰粒径、流速、飞灰浓度存在一定的关系，即：T=Cη2μω3τ.（1）式（1）中：T为磨损量，g/m2；τ为时间，h；η为飞灰撞击率，与飞灰浓度、飞灰颗粒直径、烟气流的粘性、烟气流速以及管子的直径有关，飞灰颗粒大小及其分布特性与煤的燃烧特性、细度、燃烧方式以及燃烧条件有关；μ为烟气中飞灰质量浓度，g/m3；ω为飞灰颗粒的流速，可近似地取用等于烟气流速，m/s；C为比例常数，代表了飞灰颗粒的磨损特性，与煤种有关。

由此可见，在运行中要降低烟气流速、降低烟气中的灰浓度、降低炉膛差压、降低入炉燃料的粒径，以减轻受热面及浇注料的磨损。

1、降低烟气流速

循环流化床锅炉燃料燃烧所需风量由一次风和二次风组成。一次风为燃料燃烧提供氧气的同时，最为主要的作用是为流化床床料提供流化风；二次风为助燃风，为燃料充分燃烧提供氧气。

一次风量对流化质量、循环物料量、循环物料粒径、床温、NOX的生成有重大影响。一次风量过低会导致流化不良造成床温过高甚至炉膛结焦等严重后果，影响锅炉安全运行；一次风量过高会导致循环物料量增加、循环物料粒径加大、烟气流速增加、NOX浓度增加，将加速受热面及浇注料磨损、NOX减排治理难度加大，影响锅炉经济运行。因此，在运行中应合理配风。

2、降低灰浓度

循环灰浓度是衡量循环物料量的指标，是影响炉内传热、床温、蒸发量、蒸汽温度的重要参数，同时对磨损也有很大影响。循环灰浓度高，炉内传热好、床温高、带负荷能力强、蒸汽温度高，循环灰浓度低，磨损减轻。运行中，应合理控制循环灰量。

3、降低炉膛差压

炉膛差压是衡量炉膛内部床料量的指标，差压高、床料多、燃烧稳定、炉膛各部温度均匀、底渣可燃物少；差压过低可能导致炉膛下部床温偏高、底渣可燃物偏多、经济性差。

4、降低燃煤粒径

燃煤粒径粗，为了确保床层流化，需增大一次风量，从而增加烟气流速。另外，在锅炉启停过程中，应限制温升或降温速度，防止产生过大热应力。

循环流化床锅炉自身的物料循环燃烧特点，不可避免地对受热面造成磨损，我们在设计、制造、安装、筑炉、烘炉及运行各环节，及时采取合理有效的防磨措施以减缓受热面及浇注料的磨损，从而可提高锅炉运行的可靠性和经济性。