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摘 要:本文针对辽河油田电力集团发电板块的YG-240/3.82-M型循环流化床锅炉(CFB)几种常见磨损现象,浅析CFB锅炉磨损机理,并相应地提出有关防磨对策与措施。
关键词:循环流化床锅炉磨损措施
中图分类号:TK16 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0059-01
1 概述
循环流化床锅炉(CFB)是我国提倡发展的一种新型燃烧设备。循环流化床锅炉的特点是高效率低污染和排放综合利用率高,运行调整简单、维护检修方便、负荷调节范围大、氮氧化物排放低、易于脱硫灰、渣活性好、综合利用途径广等优点而备受青睐,近年来在电站锅炉、旧锅炉改造和燃烧各种固体废弃物锅炉等领域得到大力推广与应用。世界范围内也得到了很大的发展和推广。
从已投产的CFB锅炉运行情况看,磨损作为制压循环流化床锅炉正常运行的主要问题,它已成为电厂工作者普遍关心课题。锅炉的磨损与固体物料浓度、速度、颗粒特性和流动的几何形状等密切相关,循环流化床锅炉炉灰的浓度高,通常为煤粉炉的几十倍、几百倍,因此磨损就比其它类型锅炉严重。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,本文具体以济南锅炉厂在辽河油田电力集团热电厂YG-240/3.82-M型循环流化床锅炉安装与运行为例,着重就循环流化床锅炉的磨损问题及处理设想进行初步的分析。
2 磨损机理分析
根据磨损的机理,循环流化床受热面磨损主要为冲击磨损。冲击磨损又分为冲刷磨损和撞击磨损。冲刷磨损是颗粒相对固体表面冲击角较小甚至接近平行的磨损。颗粒垂直于固体表面的分速度使它锲入被冲击的物体,而颗粒与固体表面相切的分速使它沿固体表面滑动,两个分速合成的效果起到刨削的作用。如被作用的物体经不起这种作用,如此经过反复、大量的作用,则固体表面将产生磨损。
3 循环流化床锅炉主要金属部件的磨损
3.1 布风装置
循环流化床锅炉布风装置的磨损主要是风帽的磨损,其中风帽磨损最严重的区域发生在循环物料回料口附近,原因主要是由于较高颗粒浓度的循环物料以较大的平行于布风板的速度分量冲刷风帽导致的。
3.2 炉膛水冷壁管
炉内水冷壁管的磨损主要集中在以下三个区域:①炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损;②炉膛四个角落区域的管壁磨损;③不规则区域管壁的磨损。炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损原因一是在过渡区域内由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反,在局部产生涡旋流;另一个原因是沿炉膛壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变,因而对水冷壁管产生冲刷。爐膛四个角落区域的管壁磨损原因是角落区域内壁面向下流动的固体物料密度比较高,同时流动状态也受到破坏。不规则区域管壁(如穿墙管、炉墙开孔处的弯管等)的磨损原因主要是不规则管壁对局部的流动特性造成较大的扰动。
3.3 炉内受热面的磨损
循环流化床的受热面磨损主要反映在燃烧室管壁的磨损、炉膛角落区域磨损、炉顶受热面磨损、尾部受热面磨损等。炉膛内屏式过热器、水平过热器管屏的磨损机理与炉内水冷壁管的磨损机理相似,主要取决于受热面的具体结构和固体物料的流动特性。
3.4 对流烟道受热面的磨损
尾部对流受热面经常磨损部位:①炉膛出口至分离器进口烟道受热面;②省煤器及空气预热器两端。对流烟道受热面的磨损主要发生在省煤器两端和空气预热器进口处,产生磨损的主要原因是设计上考虑不周,安装时出现误差;另一个原因是受热面材质不好。
3.5 电除尘输灰系统磨损
我厂燃煤灰分较大,其灰分为47.8%,经过旋风分离器分离后通过尾部电除尘器进行回收。由于长时间的冲刷,出现输灰管异常磨损情况,在供暖运行高峰期,每周平均需要检修4次,既不利于锅炉的经济、稳定运行,同时也对环境造成了污染,提高了检修人员的劳动强度。
3.6 循环流化床锅炉内主要非金属 耐磨材料的磨损
循环流化床锅炉内主要非金属耐磨材料的磨损的位置有水冷壁布风板;燃烧室下部四周水冷壁表面;燃烧室内布置的水冷屏、过热器屏等下端表面及其穿墙处周围的水冷壁表面;燃烧室出口周围及出烟口流道内表面;旋风分离器整个内表面;料腿及回料装置内表面;分离器出口烟道内表面;尾部对流烟道入口内表面。
循环流化床锅炉耐磨材料破坏的主要原因和机理:一方面是由于温度循环波动和热冲击以及机械应力造成耐磨材料产生裂缝和剥落;另一方面是由于固体物料对耐磨材料的冲刷而造成耐磨材料的破坏。
4 对策
4.1 水冷壁防磨措施
①在密稀相交接处,采用过渡区设计,壁免在此区域产生涡流,改善水冷壁管磨损。②密稀相交接处,喷涂高480mm碳化钨防磨层,近400㎡。
4.2 炉内受热面防磨措施
①在分离器出口,尾部对流受热面第一、二排受热面管上安装耐高温抗氧化、耐磨不锈钢护板;尾部竖井进口烟道转向处,浇铸耐高温耐磨浇铸料,提高尾部受热面抗冲击、冲刷的耐磨性能。②在高过、低过、蒸发器及省煤器进口第一、二排水平取管及悬吊管垂直段都安装耐高温抗氧化耐磨防护板。③管式空预器改为卧式布置,即空气从管内流动,而烟气从管外流动,改善管式空预器烟气磨损。
4.3 耐磨材料的磨损防范措施
对于热应力和热冲击造成磨损,应特别重视耐火浇铸料骨架型式及布置合理性,加强烘炉质量验收。尤其重视低温烘炉工艺,经几台烘炉实践,我们均采用无焰烘炉工艺进行低温烘炉,结果低温烘炉质量得到保证。②对于固体物料耐火耐磨材料强烈冲刷而导致的破坏,在施工中则尽量减少形状突变,采用平缓过渡,降低冲击角,尽量减少此类附加冲击力。
5 结语
本人经过以上对循环流化床锅炉在磨损机理及防治办法上进行了一点肤浅的分析,应对该炉型搞好运行、掌握其特性、更好地治理磨损、起到一点抛砖引玉的作用。由于经验少,对循环流化床锅炉的运行和磨损机理了解的还不够。但我相信随着循环流化床锅炉技术的不断日趋完善和防磨技术的提高,只要我们共同努力,在目前防磨治理的基础上,思想再开阔一些,对磨损原因和机理的探索再认真一些,防范措施、治理力度再加强一些、磨损这一顽症一定能相应治理好,循环流化床锅炉这个新产品一定能在全国的发电和供热等各项事业中发挥出更大作用,一定能以它的独特优点逐渐取代目前市场上正在运行的其他任何炉型,一定能为社会和各企业发挥出他的重大经济效益、社会效益和环保效益,为缓解煤炭紧张局势作出贡献。
参考文献
[1] 周一工.循环流化床锅炉的发展前景与目前存在的问题[J].发电设备,1996(9).
[2] 李剑峰.循环流化床锅炉在煤矿电厂应用前景好[J].煤矿机械,2006(05):112.
关键词:循环流化床锅炉磨损措施
中图分类号:TK16 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(a)-0059-01
1 概述
循环流化床锅炉(CFB)是我国提倡发展的一种新型燃烧设备。循环流化床锅炉的特点是高效率低污染和排放综合利用率高,运行调整简单、维护检修方便、负荷调节范围大、氮氧化物排放低、易于脱硫灰、渣活性好、综合利用途径广等优点而备受青睐,近年来在电站锅炉、旧锅炉改造和燃烧各种固体废弃物锅炉等领域得到大力推广与应用。世界范围内也得到了很大的发展和推广。
从已投产的CFB锅炉运行情况看,磨损作为制压循环流化床锅炉正常运行的主要问题,它已成为电厂工作者普遍关心课题。锅炉的磨损与固体物料浓度、速度、颗粒特性和流动的几何形状等密切相关,循环流化床锅炉炉灰的浓度高,通常为煤粉炉的几十倍、几百倍,因此磨损就比其它类型锅炉严重。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,本文具体以济南锅炉厂在辽河油田电力集团热电厂YG-240/3.82-M型循环流化床锅炉安装与运行为例,着重就循环流化床锅炉的磨损问题及处理设想进行初步的分析。
2 磨损机理分析
根据磨损的机理,循环流化床受热面磨损主要为冲击磨损。冲击磨损又分为冲刷磨损和撞击磨损。冲刷磨损是颗粒相对固体表面冲击角较小甚至接近平行的磨损。颗粒垂直于固体表面的分速度使它锲入被冲击的物体,而颗粒与固体表面相切的分速使它沿固体表面滑动,两个分速合成的效果起到刨削的作用。如被作用的物体经不起这种作用,如此经过反复、大量的作用,则固体表面将产生磨损。
3 循环流化床锅炉主要金属部件的磨损
3.1 布风装置
循环流化床锅炉布风装置的磨损主要是风帽的磨损,其中风帽磨损最严重的区域发生在循环物料回料口附近,原因主要是由于较高颗粒浓度的循环物料以较大的平行于布风板的速度分量冲刷风帽导致的。
3.2 炉膛水冷壁管
炉内水冷壁管的磨损主要集中在以下三个区域:①炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损;②炉膛四个角落区域的管壁磨损;③不规则区域管壁的磨损。炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损原因一是在过渡区域内由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反,在局部产生涡旋流;另一个原因是沿炉膛壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变,因而对水冷壁管产生冲刷。爐膛四个角落区域的管壁磨损原因是角落区域内壁面向下流动的固体物料密度比较高,同时流动状态也受到破坏。不规则区域管壁(如穿墙管、炉墙开孔处的弯管等)的磨损原因主要是不规则管壁对局部的流动特性造成较大的扰动。
3.3 炉内受热面的磨损
循环流化床的受热面磨损主要反映在燃烧室管壁的磨损、炉膛角落区域磨损、炉顶受热面磨损、尾部受热面磨损等。炉膛内屏式过热器、水平过热器管屏的磨损机理与炉内水冷壁管的磨损机理相似,主要取决于受热面的具体结构和固体物料的流动特性。
3.4 对流烟道受热面的磨损
尾部对流受热面经常磨损部位:①炉膛出口至分离器进口烟道受热面;②省煤器及空气预热器两端。对流烟道受热面的磨损主要发生在省煤器两端和空气预热器进口处,产生磨损的主要原因是设计上考虑不周,安装时出现误差;另一个原因是受热面材质不好。
3.5 电除尘输灰系统磨损
我厂燃煤灰分较大,其灰分为47.8%,经过旋风分离器分离后通过尾部电除尘器进行回收。由于长时间的冲刷,出现输灰管异常磨损情况,在供暖运行高峰期,每周平均需要检修4次,既不利于锅炉的经济、稳定运行,同时也对环境造成了污染,提高了检修人员的劳动强度。
3.6 循环流化床锅炉内主要非金属 耐磨材料的磨损
循环流化床锅炉内主要非金属耐磨材料的磨损的位置有水冷壁布风板;燃烧室下部四周水冷壁表面;燃烧室内布置的水冷屏、过热器屏等下端表面及其穿墙处周围的水冷壁表面;燃烧室出口周围及出烟口流道内表面;旋风分离器整个内表面;料腿及回料装置内表面;分离器出口烟道内表面;尾部对流烟道入口内表面。
循环流化床锅炉耐磨材料破坏的主要原因和机理:一方面是由于温度循环波动和热冲击以及机械应力造成耐磨材料产生裂缝和剥落;另一方面是由于固体物料对耐磨材料的冲刷而造成耐磨材料的破坏。
4 对策
4.1 水冷壁防磨措施
①在密稀相交接处,采用过渡区设计,壁免在此区域产生涡流,改善水冷壁管磨损。②密稀相交接处,喷涂高480mm碳化钨防磨层,近400㎡。
4.2 炉内受热面防磨措施
①在分离器出口,尾部对流受热面第一、二排受热面管上安装耐高温抗氧化、耐磨不锈钢护板;尾部竖井进口烟道转向处,浇铸耐高温耐磨浇铸料,提高尾部受热面抗冲击、冲刷的耐磨性能。②在高过、低过、蒸发器及省煤器进口第一、二排水平取管及悬吊管垂直段都安装耐高温抗氧化耐磨防护板。③管式空预器改为卧式布置,即空气从管内流动,而烟气从管外流动,改善管式空预器烟气磨损。
4.3 耐磨材料的磨损防范措施
对于热应力和热冲击造成磨损,应特别重视耐火浇铸料骨架型式及布置合理性,加强烘炉质量验收。尤其重视低温烘炉工艺,经几台烘炉实践,我们均采用无焰烘炉工艺进行低温烘炉,结果低温烘炉质量得到保证。②对于固体物料耐火耐磨材料强烈冲刷而导致的破坏,在施工中则尽量减少形状突变,采用平缓过渡,降低冲击角,尽量减少此类附加冲击力。
5 结语
本人经过以上对循环流化床锅炉在磨损机理及防治办法上进行了一点肤浅的分析,应对该炉型搞好运行、掌握其特性、更好地治理磨损、起到一点抛砖引玉的作用。由于经验少,对循环流化床锅炉的运行和磨损机理了解的还不够。但我相信随着循环流化床锅炉技术的不断日趋完善和防磨技术的提高,只要我们共同努力,在目前防磨治理的基础上,思想再开阔一些,对磨损原因和机理的探索再认真一些,防范措施、治理力度再加强一些、磨损这一顽症一定能相应治理好,循环流化床锅炉这个新产品一定能在全国的发电和供热等各项事业中发挥出更大作用,一定能以它的独特优点逐渐取代目前市场上正在运行的其他任何炉型,一定能为社会和各企业发挥出他的重大经济效益、社会效益和环保效益,为缓解煤炭紧张局势作出贡献。
参考文献
[1] 周一工.循环流化床锅炉的发展前景与目前存在的问题[J].发电设备,1996(9).
[2] 李剑峰.循环流化床锅炉在煤矿电厂应用前景好[J].煤矿机械,2006(05):112.