(宁夏宝丰能源集团股份有限公司动力公司宁东镇750411)
摘要：随着环保要求的日益严格，人们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，造成受热面及耐火材料的磨损，磨损不仅严重影响锅炉安全运行，还制约了循环流化床锅炉的一些优点的正常发挥，从而增加设备运行维护费用，降低机组利用率，给企业生产带来损失。为此本文就宝丰能源动力公司YG-260/9.8-M12型锅炉通过长时间运行实践，在主动防磨和被动防磨两个方面总结了一些防磨措施，以提高循环流化床锅炉长周期安全稳定运行。
关键词：循环流化床锅炉；磨损；防磨措施
一、锅炉设备概述
宁夏宝丰能源集团有限公司#3-6锅炉为济南锅炉厂生产的YG-260/9.8-M12型循环流化床锅炉。本锅炉是一种高效，低污染的新型锅炉。该炉采用了循环流化床燃烧方式，其煤种的适应性好，可以燃用烟煤、无烟煤、贫煤，也可以褐煤、煤泥、煤矸石等较低热值燃料，燃烧效率达95-99%，由于采用分段燃烧方式、可大幅度降低NOx的排放，尤其可燃用含硫较高的燃料，通过向炉内添加石灰石，能显著降低SO2的排放，可降低硫对设备的腐蚀和烟气对环境的污染。另外，灰渣活性好可以做水泥等材料的掺合料。本锅炉是一种高压、单汽包、自然循环的水管锅炉。采用由膜式壁、高温旋风分离器、返料器、硫化床组成的循环燃烧系统，炉膛为膜式水冷壁结构，过热器分Ⅲ级布置，中间设Ⅱ级喷水减温器，尾部设三级省煤器和一、二次风预热器。
二、循环流化床锅炉运行中的易磨损因素分析
根据磨损机理的不同，磨损分为磨料磨损、接触疲荣磨损、冲蚀磨损以及腐蚀磨损等。其中，材料表面受到流体或固体颗粒以一定速度和角度的冲击而造成的磨损为冲蚀磨损。在循环流化床锅炉中，耐火材料受到煤灰颗粒的磨损即为颗粒流的冲蚀磨损。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。磨损量还会随着煤质变差以及灰分和燃煤量的增加而增大。颗粒尺寸、形状以及硬度的影响：随着颗粒尺寸的增大，磨损量会随之增大，在锅炉磨损过程中起主要作用的是飞灰中那些尺寸较大的颗粒；燃料颗粒表面越光滑，磨损程度越轻。与被磨材料相比，当颗粒硬度很低时，磨损率通常会十分低；当颗粒硬度接近或高于被磨材料时，磨损率会迅速增加。①颗粒撞击表面可能性系数的影响：对表面有冲击作用的颗粒份额是决定管壁磨损程度的关键因素。受热面及内衬材质的影响：在同等条件下，磨损量随着材料耐磨性能的增加而减小。②供料量多少的影响：随着供料量的增加，颗粒浓度也会增大。冲击管壁的磨损在其他条件相同的情况下，会随着颗粒浓度的增大而加重磨损。
三、锅炉磨损治理措施
1、260t/h锅炉水冷壁管加装导流板防磨
导流片采用耐高温耐磨材料铸造制作，它抗拉强度≥560Mpa，使用温度可达1250℃，从而保证了疏导型水冷壁防磨工艺的使用寿命。煤种的选择，循环流化床锅炉使用标准是劣质煤、烟煤对新锅炉就严重影响锅炉的负荷，加装导流板后，煤种的热量保持原状或降低煤种的热量，绝对不能加大煤炉的热量，锅炉的负荷才能保持原状。运行实践表明：锅炉在采用主动式防磨梁后，水冷壁管加装梳形板导流片后磨损量明显减少，减缓了锅炉炉内固体颗粒的流动速度，改变了物料在炉膛内的运行轨迹，物料在沿水冷壁下降过程中受到防磨梁的扰动，物料的铁壁流浓度降低，减轻了固体物料对水冷壁管的冲刷，特别是锅炉四角及上部稀相区的磨损得到减缓，在原有运行周期内没有出现锅炉水冷壁管爆管故障发生。
2、旋风分离器的技改更换
2.1分离器入口烟道提速方案。由于分离器入口烟气速度偏低，通过增加分离器进口耐磨料层的厚度，减少进口面积增大进口烟气流速来提高分离效率。进口烟速在一定范围内越高，分离效率越高，但运行阻力也越大。进口烟速过高，二次携带严重，却使效率降低。另外，烟速过大，压力损失也大大增加，能量损耗太大，而且也会加速对分离器本体的磨损，使运行寿命降低。因此，根据设计经验既保证分离效率又考虑能量消耗，一般进口烟速取15~25m/s。本次改造设计时，增加凸台缩口后进入分离器入口烟气流速由原来的20m/s增加到24m/s，效率有望进一步提高。
2.2中心筒改造方案。宝丰能源中心筒插入深度为2700mm，插入深度是入口高度的0.6倍。因此本次改造计划将中心筒偏置为水平和垂直各100mm，同时缩短中心筒插入深度300mm。具体方案中采用Cr25Ni20MoMnSiNRe材料铸造中心筒，可以有效提高中心筒的机械性能。此外中心筒下端内径减小至2100mm，高度减少为3200mm（插入深度缩减300mm，），内径适当收缩能适当提高分离效率，筒体厚度δ=16mm。这种中心筒耐高温达1150-1200℃，完全可以满足中心筒工作环境的温度要求，耐高温程度接近Cr25Ni20，而耐磨性远高于Cr25Ni20材料，并且铸造中心筒厚度增加，能有效避免钢板卷制中心筒在运行中易受胀缩应力而变形成椭圆，分离效率下降，燃烧工况恶化的后果。中心筒固定方式改为自由吊挂式，中心筒上部有设计有铸造的δ=20mm宽200mm的吊挂筋板，此圈筋板上方有24个三角加强筋，筋板与筒体间采用一体铸造的方式进行制作，保证吊挂筋板的强度。在原吊耳的位置上沿圆周方向均布安装24个铸造支架，中心筒通过吊挂筋板直接座放在支架上，中心筒与支架间不焊接，筒体与外部浇筑料留出100mm膨胀间隙，中心筒热胀冷缩时与支架相对滑动，避免中心筒膨胀受阻发生变形，见图1。
图1自由膨胀的固定方式
结束语
随着锅炉的运行周期增加，防磨治理更是锅炉安全稳定运行的重中之重的任务，在纵观国内的整个循环流化床锅炉同行业的电厂中，受热面磨损是不变的，但防磨措施是多元化的，新的防磨技术在传统工艺的基础上不断推陈出新，所以我们要不断进行借鉴，在经历过我们一年又一年的探索与研究，锅炉设备的健康水平肯定会不断提高，更高的期盼就是从根本上解决磨损问题，为锅炉“安全生产、经济运行”提供强有力保障。
参考文献:
[1]张荣荣.循环流化床锅炉设计工艺分析[J].山东工业技术.2019(02)