凯迪循环流化床锅炉磨损原因与防磨措施.doc

凯迪循环流化床锅炉磨损原因与防磨措施 ［ ］四管泄漏已明显的影响到锅炉的安全 稳定运行，其中磨损是主要原因，本文将就如何防止 四管泄漏作一研讨。 ［关键词］四管；泄漏；防止；磨损 U556 A 1009-914X (2017) 14-0064-01 引言 凯迪公司第一批15个运营电厂投入运行的30台 锅炉，在2015年1-12月运行时段内出现了 19次“四 管”概漏后中断机组运行，其主要原因为锅炉受热面 磨损、管壁减薄所致。“四管”泄漏对电厂的稳定、高 效运行构成了瓶颈式的制约，是当前安全生产的最大 障碍。 一、循环流化床锅炉对磨损影响的基本特性 循环流化床锅炉与传统的煤粉炉最大不同之处是: 炉内床料在烟气携带下沿炉膛上升，经炉膛上部出口 进入分离器，需在分离器中进行气、固两相分离，被 分离后的烟气从分离器上部出口进入锅炉尾部烟道， 被分离出来的固体粒子再回到炉膛下部。在循环流化 床锅炉运行中，含有燃料、燃料灰、硅、钙物为主反 应合成的固体床料在炉膛一分离器一返料器一炉膛这 一封闭回路处不停往复循环流动中，并在炉内以 850°C —950°C高温进行高效率燃烧及作脱除有害物质 反应。除床料在这一回路中作外循环流动外，在重力 作用下，床料在炉内不断进行内循环流动，因此会在 循环回路相应部位产生磨损，以及由此到烟气流经工 艺布置的各受热面延伸的一系列磨损问题。 影响循环流化床磨损速率的因素很多，下列公式 反应了主要影响关系： S =kup3d2 S 一磨损速率；k一物料和气体的磨损特性；up- 粒子速度；d—粒子直径。 1） 粒子速度的影响。粒子速度是影响受热面磨损 的决定因素。 2） 粒子直径的影响。受热面的磨损量与床料粒子 直径平方成正比，是磨损的第二大影响因素。 3） 粒子浓度的影响。金属受热面的磨损量与粒子 浓度成正比。在燃烧室内，粒子浓度与飞灰循环倍率 有关，循环倍率高，燃烧室内床料浓度高，粒子对燃 烧室受热面磨损严重。 4） 床料颗粒密度、灰的成分和床料形状对受热面 磨损的影响。一般来说，床料颗粒的密度越大，粒子 撞击受热面的动量越大，磨损量越大。 影响磨损的因素如此之多，影响之大，足以说明 了防磨工作的繁杂性。 二、循环流化床锅炉的磨损机理 先来看磨损的概念：在工程系统中，由于机械作 用，间或伴有电化学的作用，物体表面材料在持续相 对运行中不断发生损耗，转移或产生残余变形的现象 称为磨损。 循环流化床锅炉受热面磨损主要表现为冲刷磨损 和撞击磨损。 冲刷磨损 冲刷的形态：锅炉内烟气中的颗粒与固体表面的 冲击角度较小，甚至接近平行，颗粒垂直于固体表面 的速度使它锲于被冲击物体，而颗粒与固体表面相切 的分速度使它沿物体表面滑动，两个分速度合成的效 果起一种刨削作用，固体表面的磨损速率随时间延伸 变化不大。 1）锅炉内虽然烟气和物料流动方向与受热面管束 总体布置方向一致，但因管束局部存在凹陷或凸起， 致使烟物流动在其附近发生突变，进而会促使烟物中 的粒子对该部位造成快速磨损，直至凹陷或凸起附近 区域达到平滑过渡，磨损才会减缓。产生冲刷磨损形 态部位包括受热面管排连接焊口、加固联结的筋片等。 此冲刷不但会对物件形成快速磨损，而且还会对附近 的管壁造成冲刷磨损，这里由于烟物流经凹陷凸起的 部位起到了改变方向的作用。直接冲击固体相近区域， 较大的冲击力致该处物件快速磨损。 2）或因某一部位存在凸台面，或堆积物料致使烟 物流动方向改变，且在附近区域产生涡流，进而对该 部位造成严重磨损，比如粒子沿水冷壁自上而下落到 耐火材料上沿时，将迅速改变方向，此处没有上行的 流化气流，在上沿角内沉积的粒子从耐火层边缘流出 时，又会被上行的流化风托起，沿水冷壁落下，如此 反复形成涡流，该处涡流物料密度特别大，由于在炉 膛下部物料粒度也较大，因此冲刷必将造成该部位的 快速而严重的磨损。 2、撞击磨损 撞击形态：颗粒相对于固体表面冲击角度较大， 或接近于垂直，以一定的运动速度撞击固体表面使其 产生变形或显微裂纹，大量颗粒长期反复撞击使得固 体表面疲劳破坏，随时间迁移，磨损速率呈增长趋势， 甚至变形脱落，最终导致磨损量突升，此类磨损与其 物料流动方向和速度关系较大。 1）撞击磨损最典型的是炉膛出口侧水冷壁，烟物 对金属管壁作垂直或大角度撞击运动，越接近出口磨 损越严重，越靠近上部越严重，与出口烟道平行位置 最为严重。由于出口烟气物料有旋转，炉膛前后方向 的中部磨损也比较严重，这是由于离出口越近，对应 宽阔的炉膛属于缩口部位，烟物容积被压缩，烟物被 浓缩，物料的速度越高，浓度越大，当上部的物料在 碰撞改变方向后，一部分被烟气带走，一部分沿水冷 壁管掉入炉膛，物料越靠近下部水冷壁堆积越多，形 成了防冲刷的保护层，从而会减轻对下部水冷壁的冲 2）当携带物