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1、全国化工全国化工热热工工设计设计技技术术中心站中心站 2004 年年会年年会论论文集文集175循环流化床锅炉磨损分析及处理效果循环流化床锅炉磨损分析及处理效果吴剑恒 庄松田 （福建省石狮热电有限责任公司，福建 石狮 362700）内容摘要内容摘要 介绍 1 台燃用福建无烟煤的 75t/h 循环流化床锅炉的风帽磨损、蒸发管束受 热面磨损、旋风分离器磨损、旋风分离器出口膨胀节磨损情况及分析磨损原因，以及采取相应的 防磨措施，提高了锅炉运行的可靠性，取得了良好的经济效果。 关关 键键 词词 循环流化床锅炉 磨损 旋风分离器一一 概述概述福建无烟煤挥发份极低（Var5%） 、碳化程度高，煤质脆易爆裂、
2、热稳定性差，细粉 含量大，着火和燃尽均十分困难，灰熔点低易结焦，发热量高。一般沸腾炉的燃烧效率 和热效率普遍不高，煤粉炉还需掺油助燃和稳燃，这使福建无烟煤长期得不到充分应用。 循环流化床锅炉以其燃料适应性强、燃烧效率高、负荷调节性能好、低污染物排放等优 点，而成为燃烧福建无烟煤的首选炉型，在福建省得到较广泛的应用。 循环流化床锅炉内的高颗粒浓度和高运行烟速的运行特点，决定了炉内部件都会受 到含尘烟气的高速冲刷，磨损问题较为突出1，2。尽管锅炉厂在设计时采用了许多有效 的防磨措施，但由于循环流化床锅炉内的固体颗粒浓度为煤粉炉的几十倍到上百倍1， 加上设计原因和运行情况的复杂性，受热面和彻体受到大
3、量固体物料的不断冲刷，磨损 还是比较严重。 本文介绍 1 台燃用福建无烟煤的 75t/h 循环流化床锅炉的风帽磨损、蒸发管束受热 面磨损、旋风分离器磨损、旋风分离器出口膨胀节磨损情况，分析其磨损原因，以及采 取的防磨措施和效果。锅炉额定蒸发量 75t/h，过热蒸汽压力 3.82 MPa，过热蒸汽温度 450。燃料颗粒度8 mm，累计运行 24666h，主视图见图 1。二二 蒸发管束受热面磨损蒸发管束受热面磨损2002 年 5 月停炉检查（累计运行 14436h） ，发现蒸发管束管存在磨损现象，尤其正 对着旋风分离器入口的第 1、2 排蒸发管束管磨损最严重，个别磨损量超过比后壁厚的 1/3，只好
4、更换了 12 根（总 55 根） ，占总数量的 22%。分析其主要原因是：最后一排蒸发 管束距离旋风分离器入口仅 1m，大量含尘烟气要集中通过一个较小的分离器入口，必然 在分离器靠两侧炉墙处形成死角，造成一个不均匀的流速场，使正对着分离器入口的蒸全国化工全国化工热热工工设计设计技技术术中心站中心站 2004 年年会年年会论论文集文集176发管束处的烟气流速大大提高，而磨损与烟速的 3.6 次方成正比1。蒸发管束除了第 1 排迎风面加防磨片，其他 3 排均为光管，因而磨损严重。 目前，我们在对应分离器入口的所有四排蒸发管束管迎风面和侧面都增加防磨片， 延长了蒸发管束的磨损寿命。同时，我们计划设置
5、导流板，以改变流速场的分布，彻底 解决蒸发管束磨损问题。图 1 循环流化床锅炉主视图三三 风帽磨损风帽磨损该锅炉布风板设计并布置 800 多个“”型定向风帽，风帽出口以一定的角度围绕 布风板上的两个排渣管布置，使流化床布风均匀，有利于床内细颗粒的流化以及把较大 颗粒排向排渣管口。运行初期，风帽磨损比较严重：有的风帽口缺角，有的头部磨穿， 严重的整个风帽上部全部磨掉。主要原因是风帽节距较小，布置过于密集3，以及施工 的偏差，致使部分风帽喷出的空气混合物直接冲刷前面的风帽，造成风帽磨损。 对现有锅炉要改变风帽节距难度太大，采取加大风帽壁厚、调整最佳安装角度、严 把风帽材质关(采用耐热耐磨特种钢)、
6、尽量避免炉床超温运行等一系列措施，在正确的 运行管理和精心的维护检修下，风帽寿命一般在 7000h 以上，保证了锅炉稳定、连续运 行。 新设计的循环流化床锅炉应重新布置风帽，可考虑改变风帽出口直径和风帽节距， 并采用蘑菇性风帽或柱形风帽与“”型定向风帽搭配使用，以避免风帽的磨损。四四 旋风分离器磨损旋风分离器磨损该锅炉采用中温旋风分离（图 2） ，分离器直径较小，分离效率较高，可提高燃烧效蒸发管束旋风分离器 出口膨胀节布风板、风 帽旋风分离器全国化工全国化工热热工工设计设计技技术术中心站中心站 2004 年年会年年会论论文集文集177率，且制造工艺简单，成本低；物料循环倍率 K 为 18.22
7、，改善了煤的燃烧条件和炉内传 热，延长了燃烧时间，利于煤的燃尽。 锅炉运行 6485h，发现旋风分离器漏灰，停炉检查为分离器中心筒 （12Cr1MoV，=12 mm）中部、法兰处等多处被磨穿，并有许多深浅不一的冲蚀点，分 离器入口处、迎流面等局部磨损较严重，内衬耐磨可塑料多处脱落。结合循环流化床锅 炉的燃烧机理1，根据磨损情况可以判断，分离器的磨损是受到含尘烟气的高速撞击和 冲刷而造成的，即是一种冲蚀磨损，分析其主要原因为： （1）入炉煤细粉所占比例过大，小于 1mm 的颗粒重量百分比超过 50%，远高于 30% 的设计值；煤粒在挥发份析出阶段破碎和燃烧过程磨损、挤压又产生大量细粉，大大提 高
8、了分离器入口的飞灰浓度，而磨损与浓度成正比1。 （2）实际燃煤灰分含量比设计燃料高 10%以上，分离器收集的灰量无法全部返回炉 膛再燃烧，多余的灰最终随烟气直接经分离器中心筒排到尾部烟道，造成中心筒和转向 室的冲刷磨损。 （3）锅炉厂在设计时低估了分离器恶劣的工作环境，没有充分考虑中心筒和转向室 的磨损问题（内壁没有衬任何耐磨材料） ，使高速的含尘烟气直接冲刷、撞击金属元件而 造成严重磨损3。1出口膨胀节2出口转向室3中心筒法兰4分离器中心筒5入口膨胀节6分离器筒体7分离器锥体图 2 旋风分离器结构简图公司技术管理人员在充分调研的基础上，借鉴其他锅炉的成功经验，从材料性能着 手，采用“龟甲网纯
9、刚玉耐磨耐火可塑料”对分离器进行技术改造：打掉分离器入口 处、筒体内壁敷设的耐磨可塑料表面层，露出销钉，在销钉上焊接规格为 202 的龟甲 网，再敷设一层厚度为 25mm 的纯刚玉耐磨耐火可塑料；对中心筒磨穿部位进行修补，然 后在其内壁焊接龟甲网，再敷设 23mm 厚的纯刚玉耐磨耐火可塑料（中心筒金属部分仅起 支架作用） 。 首先将龟甲网平整焊接，龟甲网上的金属销钉进行圈焊，焊渣及杂物清除干净，才 能敷设可塑料。施工时，应严格按生产厂家提供的施工工艺，将可塑料、添加剂、磷酸 铝胶水按比例混合后，在搅拌机内充分搅拌至料色均一、手捏成团且不粘手后方可出料， 然后将拌好的可塑料倒入龟甲网中，并及时用
10、加橡皮垫的木锤沿同一方向或呈放射状方3360030280252001245763全国化工全国化工热热工工设计设计技技术术中心站中心站 2004 年年会年年会论论文集文集178向捣打 35 遍至实。敷设时，注意可塑料的施工厚度以盖过龟甲网 5mm 为宜，过薄起不 到防磨作用，太厚则容易脱落，必须按照规定厚度一次性布料，切忌在平行于工作面的 方向上出现分层施工现象。 经过技术改造后，锅炉累计运行 16781h 后对旋风分离器进行检查，除个别部位有小 面积脱落、磨损外，绝大部分可塑料表面仍基本完好，没有明显的磨损痕迹（图 3） ，表 明纯刚玉耐磨耐火可塑料的耐磨性能良好。图 3 中心筒磨损情况（运行
11、 16781h 后）如果出现可塑料脱落现象，可采取局部修补措施；若可塑料与龟甲网受到较严重的 磨损，应清理后补焊密度约为 50mm50mm、长度合适的“Y”形销钉，再敷设纯刚玉耐磨 耐火可塑料。施工时， “Y”形销钉顶端应均匀涂上 1 层 2mm 厚的沥青，再敷设适当厚度 的可塑料，并注意保持平面光滑。五五 旋风分离器出口膨胀节损坏旋风分离器出口膨胀节损坏锅炉仅投运 8 个月就发现旋风分离器出口膨胀节（图 2 部件 1）损坏造成烟道漏气， 影响锅炉正常的运行工况，使引风机电耗增加、锅炉运行效率下降，运行人员操作调节 困难。 旋风分离器出口膨胀节是锅炉烟风出口的咽喉部位和颈缩段，552左右的含尘
12、烟气 以约 17m/s 的速度从此经过，而磨损与烟速的 3.6 次方成正比，因而造成膨胀节内衬板 的磨穿。 我们对该膨胀节进行改进：将其内截面由 2168mm2209mm 缩小为 1976mm1939 mm，伸缩缝由 120mm 缩短为 40mm，将内衬板改为防磨板，上面焊上 6 抓钉并浇注 200mm 厚的耐磨耐火可塑料。 运行至今（累计运行 18906h） ，该膨胀节磨损正常，未再发生损坏漏气故障，提高 了锅炉运行的可靠性和经济性，减少了维护和检修工作量。全国化工全国化工热热工工设计设计技技术术中心站中心站 2004 年年会年年会论论文集文集179六六 结束语结束语针对循环流化床锅炉局部磨
13、损情况，通过认真分析原因并相应采取针对性有效防磨 措施，是可以较彻底解决锅炉磨损难题的，从而提高了锅炉运行的可靠性和经济性。 参考文献参考文献 1 岑可法，倪明江，等循环流化床锅炉理论设计与运行M北京：中国电力出版 社，1998 2 吕俊复，张建胜，岳光溪循环流化床锅炉运行与检修M北京：中国水利水电 出版社，2003 3 陈勇，等DG75/3.82-11 型锅炉设计资料东方锅炉厂， 1999 作者简介作者简介 吴剑恒（吴剑恒（1975） ，男，工程师，1997 年毕业于中国矿业大学机电学院，获工学学士 学位，主要从事电厂生产运行和技术管理工作。 庄松田庄松田（1975） ，男，大专毕业，主要从事电厂锅炉管理与检修工作。单位：福建省石狮热电有限责任公司 地址：福建省石狮市大堡工业区 362700 电话：05958906821（办） 手机：13906992438 Email：
