胖子

摘要：循环流化床锅炉目前不能保证长周期运行的因素较多，其中由于防磨措施不力，造成锅炉水冷壁受热面磨损严重（非凡是锅炉水冷壁受热面与内衬浇注料结合处、炉膛四角、热电偶、观察孔等处）本文分析了目前各厂用于CFB锅炉的各项防磨措施，分析各种防磨措施的优缺点，论述了CFB锅炉防磨技术的必要性，优选能确保CFB锅炉能长期运行的防磨组合方案。

要害词：CFB锅炉  综合防磨  长周期运行

一、前言：据资料显示 我国目前是CFB锅炉在电厂应用最多的国家。笔者所在的山东省济宁市已经运行和在建的大小流化床电站锅炉近50台，其中410吨以上锅炉10台。经笔者了解各电站在运行中大都存在运行周期短，氺冷壁受热面、氺冷屏、屏式过热器等多次磨损爆管。因氺冷壁磨损爆管造成的停炉事故占锅炉事故的50%多，氺冷壁受热面磨损爆管是CFB锅炉被迫停炉的主要原因，制约着CFB锅炉的安全经济长周期运行。

  近几十年来，各国工程技术人员研究和使用了诸多办法解决CFB锅炉氺冷壁受热面磨损爆管。但效果都不明显，任何单一的防磨措施都不能确保CFB锅炉象煤粉炉那样保持半年至一年的小修间隔，更不用说大修了。因此，目前任何单一的防磨措施都不能保证锅炉的长周期连续运行。本文重点分析各种单一防磨措施技术的优缺点，结合本人查阅的大量文献、当地CFB锅炉电厂所验证的经验以及本人在CFB锅炉检修中的实践经验，来论述CFB锅炉采取综合防磨技术，来确保CFB锅炉长周期运行。即：确保CFB锅炉连续运行半年以上，2年内对CFB锅炉氺冷壁受热面不用大量检修的综合防磨技术。

二、CFB锅炉氺冷壁受热面的磨损问题

CFB锅炉在运行中炉内床料在一次风的作用下进行沸腾燃烧，各种不同粒度的床料在重力的作用下顺四面氺冷壁表面自上而下滑落，形成自上而下的表面均匀磨损。因各部位的密度不同，越是往下密度越大，磨损也就越严重。运行三到五年后，炉膛密相区耐磨耐火浇注料终结处与前后墙氺冷壁结合处0~2米，均匀磨损达0.5~1.5毫米在氺冷壁表面一旦存在凹凸处，就会形成局部涡流加重磨损而形成减薄爆管泄漏。在出口烟道处烟气中带有大量的灰粒因气流加速流动在转向处和后墙入口处形成冲刷磨损。炉膛在设计中要考虑炉内温度和风量的测量、检修炉膛的孔门、观察炉内燃烧床料流化的观察孔洞以及在安装中焊口的错位临时加固形成的安装缺陷，都加剧了这些部位的磨损。因此对炉膛内磨损问题要综合考虑全面治理，才能确保CFB锅炉长周期安全经济稳定运行。众所周知CFB锅炉与传统的煤粉炉不同，对燃料的粒度要求不严格，CFB锅炉大多要求燃料的颗粒度为0~8毫米。含有燃料、矸石、石灰石以及其反应物的高温细小固体颗粒物料（粒径0.6~0.3mm以下）在炉膛——分离器——返料器——炉膛内进行封闭循环回路不停的循环流动，形成外循环流动。粗颗粒物料（粒径0.3~0.6mm以上）在重力作用下自上而下紧贴水冷壁管表面流到密相区后又被上升气流带到炉膛上部形成炉内内循环。CFB锅炉同传统煤粉锅炉相比存在高效节能低污染高清洁燃烧，其主要特点是适应燃料广、氮氧化物排放少。因此大多CFB锅炉都燃用高灰、低碳、高硫、高水分的劣质煤，甚至在燃料中加入大量的煤矸石。燃烧时 锅炉内物料的内、外循环量都非常大，这些物料在高速气流的带动下，以极高的速度冲蚀炉内受热面，在各循环回路中产生严重的磨损，从而导致锅炉停运，在这些磨损中锅炉氺冷壁是CFB锅炉磨损最严重的部件，非凡是卫燃带上部区域、炉膛四角及孔门测点和凸凹不平处更为严重。CFB锅炉因氺冷壁泄漏造成停炉上述部位能占到80%以上。很明显锅炉受热面的磨损缩短了CFB锅炉的连续运行周期，爆管后，使炉膛温度急剧下降，对炉内内衬浇注料危害非常大，易造成炉内内衬材料的大面积裂纹、脱落，浇注料的使用寿命大大缩短。造成人、财、物的极大浪费，给电厂经济效益带来重大损失。因此说明氺冷壁的防磨是CFB锅炉的头等大事，有必要进行大量的研究和实验。

三、目前在用的几种防磨措施

3.1.超音速火焰喷涂技术

此技术在锅炉上应用不是太多。优点是:喷涂后表面耐磨性显著增加，表面硬度很高，如能采取大面积喷涂，喷涂部位能保证运行3年磨损不到氺冷壁母材。缺点是：工艺复杂、施工难度高，施工时间长，成本极高（每平方米不低于9千元，天天施工2~3平方米）。只能大面积喷涂，经过实践证实进行局部喷涂，涂层和母材过渡问题没能解决，运行半年左右涂层与母材结合处存在脱落，造成脱落部位磨损严重(脱落部位磨出较深的沟槽，且不好修复)，现场作业极不方便。此方法适合在设备安装前做好，至少喷涂到三米以上，效果才能显现。

3.2.超音速电弧喷涂防磨技术

超音速电弧喷涂具有速度高，涂层化学成分和硬质相含量易调整，效率高施工较方便，对工艺要求较高。涂层材料的膨胀系数与氺冷壁材质较为接近与超音速火焰喷涂相比要结合的牢固些，此方法价格相对便宜（每平方米2千元左右）。适合大面积喷涂，对防止炉膛均匀磨损效果较好，相应施工用时间较少。缺点是：该涂层抗磨性比超音速火焰喷涂差不少，卫燃带上部及炉膛四角磨损严重部位效果不显著。通过我们实验，在上述部位半年不到就磨损到氺冷壁母材，局部3个月磨出2~3mm的深沟。

3.3表面堆焊耐磨硬质合金防磨技术

此方法施工简便，局部防磨较好与母材结合良好，非凡适用于锅炉抢修。缺点不宜大面积处理，施工成本较高，产生的热应力大，表面不宜处理光滑，与母材在过渡区存在台阶，堆焊工作量大。

3.4.运行调整及燃料治理与防磨

运行人员通过调整一次风量及一、二次风配比，在实践中积累经验，摸索实践出最佳风量配比，能有效的减少CFB锅炉磨损，但效果不是太明显。锅炉的负荷变化较大，煤质煤量不够稳定。提高燃料质量，燃烧优质、高热量煤种，尽量减小煤中的杂质调整好煤的颗粒分布，也能有效减少受热面的磨损。但这样就大大增加发电成本，和设计CFB锅炉的初衷背道而驰了。

3.5．让管技术和凸台防磨技术

在CFB锅炉下部氺冷壁折弯处（垂直氺冷壁与堆体氺冷壁交界处）往往是锅炉制造厂设计的密相区氺冷壁耐火材料的终结处。早期制造的CFB锅炉未采取让管技术。在运行一段时间后，该终结处上部一定高度区域氺冷壁的磨损相当严重。最近两年投运的CFB锅炉大都采取了让管技术，使贴壁灰流直接冲刷耐磨火材料来减轻氺冷壁管的磨损。通过运行实践证实该方法能延长运行时间，减缓磨损速率，但在耐磨耐火浇注料终结处上2米内磨损依然严重。在早期投运没有让管的锅炉上，很多电厂在锅炉耐磨耐火浇注料终结或在以上1~2米处设置凸台，该方案经过实践能使CFB锅炉增加连续运行时间，在次基础上又有很多电厂在垂直氺冷壁自上而下设置2~3道凸台，大多都能保证CFB锅炉垂直氺冷壁连续运行半年以上。该方案的优点是：成本较低，施工较方便，施工时间短。能有效的防止垂直氺冷壁的均匀磨损，非凡是解决了耐磨耐火浇注料终结处上2米内磨损严重部位的问题。缺点是：四角还存在较为严重的磨损，停炉检修工作量相应增加，对施工质量要求较高。（一旦脱落，在脱落部位加速磨损，造成泄漏停炉）。

3.6.防磨瓦防磨技术（弧形瓦和型瓦）

较为早期的一种防磨方法，在电厂中应用较多，有单独使用也有两种共用。耐磨耐火弧形瓦是用耐热耐磨钢制成，施工时在瓦的内壁涂抹上高温金属粘合剂后覆盖在氺冷壁表面，弧形瓦的两边与氺冷壁鳍片接触点点焊牢固，瓦长一般300~400mm厚度5mm，点焊长度20mm。优点购买成型部件轻易施工，防磨效果较好，施工时间便于控制。缺点：氺冷壁运行时间长后表面不规则，在安装和制造中鳍片宽度不相等，造成施工点焊困难，膨胀解决不好易造成防磨瓦变形加重局部磨损，在终结处形成台阶，终结处磨损较为严重。

型瓦用高硬度耐温耐磨材料制成耐磨转，安装时用销钉固定，其优缺点基本与弧形瓦相同。

３.７.用耐磨耐火浇注料或可塑料覆盖技术。

该方案用的较少是从沸腾炉防磨发展而来，用耐磨耐火浇注料或可塑料将氺冷壁表面进行覆盖到一定的高度，来减少下部氺冷壁的磨损。本人不建议使用该方案。该方案是以减小锅炉热效率来减少磨损，且还是不能有效避免磨损。

四CFB锅炉氺冷壁防磨技术的提高好改进

通过上述分析，我们不难看出，任何单一的防磨技术都不能有效的解决锅炉氺冷壁的磨损问题，但也不难看出它们各有各的优点，我们充分利用各种防磨措施的优点，对它们进行组合，就有可能最大限度的解决锅炉氺冷壁的磨损问题，来延缓CFB锅炉氺冷壁的磨损，使CFB锅炉尽可能的增加连续运行时间。下面本人对几种防磨组合进行以下论证。

4.1超音速电弧喷涂与耐磨耐火防磨瓦及四角浇筑组合技术

施工方法：在密相区耐磨耐火浇注料与氺冷壁结合部以上3~5m处，用超音速电弧喷涂方法将硬质合金均匀喷涂到氺冷壁表面，喷涂终结处采取逐渐减薄平滑过度。将耐磨耐火弧形防磨瓦从密相区耐磨耐火浇注料终结处自下而上点焊在氺冷壁上，终结处应覆盖部分喷涂层，防磨瓦安装高度应不低于2米。安装时注重防磨瓦一定要紧贴氺冷壁，接缝处用高温粘合剂灌实找平，严禁出现缝隙和凸凹。将氺冷壁四角用耐磨耐火可塑料自下而上做到屏式过热器中部（做到顶部防磨效果更好）。在可塑料终结处用超音速电弧喷涂并平滑过渡。该组合，能保证CFB锅炉氺冷壁连续运行半年以上，小修工作量不大，可按5~6个月进行一次小修，大修周期设定为两年。其缺点是：防磨瓦膨胀间隙较难控制易造成防磨瓦变形，变形后很难保证长周期运行。

4.2.超音速电弧喷涂、防磨圈梁及四角浇筑组合技术

本组合防磨技术费用在介绍的几种组合中费用较低。施工方法：根据CFB锅炉形式、运行风量、入炉煤量、循环倍率、入炉煤颗粒度来确定防磨圈梁的位置。在确定好圈梁的位置后焊好抓钉，在预备做圈梁的部位用超音速电弧喷涂。喷涂高度500~700mm并平滑过渡，用耐火耐磨可塑料在四面氺冷壁上做成圈梁，圈梁上下高度应不少于400mm，伸入炉膛高度应不小于180mm，并将垂直氺冷壁其做成L型，最后将四角自下而上用耐磨耐火可塑料施工到最上一层圈梁处，据查阅的资料显示，圈梁应不小于3道。

该方案的优点是：施工较为方便，费用比较低，可塑料不需要单独烘烤，能有效减少床料对锅炉氺冷壁的磨损，能保证CFB锅炉连续运行半年以上，小修间隔可控制在6~8个月。小修时只需少量的修补，减轻小修工作量，采用上述方案后能是卫燃带上部氺冷壁延长3~5年的使用寿命。缺点是：受可塑料寿命的影响，运行2年就要更换，对圈梁的施工质量要求较高。（主要防止脱落和出现裂纹）

4.3.防磨槽与台阶式防磨瓦、超音速电弧喷涂组合技术

从前一种方案演变而来。上一方案提到的凸台式防磨梁技术，目的是用凸台上存下的一定厚度的灰去软阻挡贴壁灰流的冲刷，虽然能起到较好的防磨作用，但在凸台的上方还是存在一定的磨损。还存在由于脱落而形成局部涡流加剧磨损的情况，为了避免出现上述情况，可考虑用耐磨耐热钢取代防磨梁，即将耐热耐磨钢做成L型焊接在氺冷壁上。其特点是：当大量的贴壁灰流到防磨槽内时被防磨槽内的积灰软阻挡，被有效减速，减少灰流对防磨槽部位的冲刷磨损。由于设置多级防磨槽，从防磨槽内溢出的灰流不会在紧贴防磨槽下部的氺冷壁流动，对防磨槽下部的氺冷壁就大大减轻了磨损。对防磨槽从下部进行加固来减少防磨槽的受热变形。在锅炉密相区耐磨耐火浇注料终结处，可采取耐磨铸钢防磨瓦从防磨槽下部自上而下进行安装。也可采用超音速电弧喷涂进行防磨，方法同第二方案相同。

利用本办法可使CFB锅炉氺冷壁连续运行8个月以上不出现泄漏，小修周期可定为8~10个月，大修周期可控制在3年左右。

结束语：在密相区耐磨耐火浇注料终结处，采取上述三种方案中的任意一种都可以保证锅炉长周期的运行，非凡是最后一种方案，能保证氺冷壁受热面耐磨三年以上，应优先采用。该综合防磨技术方案解决了单一技术防磨产生的新问题，使传统防磨技术得到改进和提高。本人相信随着大型CFB锅炉的增加新的防磨技术方案会不断涌现。

参考文献：岑可法等，循环流化床锅炉原理设计及运行.中国电力出版社.北京.1998

张全胜.贾永昌.循环流化床锅炉氺冷壁耐磨3年以上综合防磨技术.2007

胡昌华. 循环流化床磨损规律.四川电力技术.成都.1999

济南锅炉厂产品设计说明书