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CFB循环流化床锅炉防磨原因分析

作者:金亿冠水冷壁导流板防磨 发布于:2020-8-12 10:30:54 点击量:

金亿冠新一代CFB锅炉水冷壁防磨技术,基于EVI模型的数学建模和动态仿真,根据每一台CFB锅炉的现场工况,仿真模拟循环流化床锅炉的运行状态,以及使用了金亿冠防磨技术方案后的预期使用状态,让每一台CFB锅炉的防磨,更为优化,更加智能。

金亿冠导流防磨技术,是将导流板分层安装在炉膛四壁,在水冷壁表面沿水平方向和垂直方向装设合金导流板形成网格式布局,优化水冷壁表面流场,消除局部涡流、湍流及各种矢量型气流,逐级降低贴壁灰流速和浓度, 隔离物料流与水冷壁的高速碰撞,极大减小物料颗粒对水冷壁的切削力、凿削力,从而有效控制水冷壁磨损问题。此方法也可方便的用于早期的循环流化床锅炉的改造,不受耐磨材料处是否让管和平滑的限制,还可以用于炉膛中部局部凸起位置的防磨。

以上将对CFB循环流化床锅炉防磨原因分析,以使金亿冠水冷壁防磨技术将更具针对性,在科学研判的前提下,更好制定每一台锅炉防磨方案。

循环流化床锅炉受热面磨损是对循环流化床锅炉正常运行的巨大威胁,以下内容针对循环流化床锅炉常见磨损进行了分析以及整改措施。


循环流化床锅炉是一种高效低污染、煤种适应性好、调负荷能力强、造价相对便宜、技术相对容易掌握的锅炉,国内外应用实践表明,与常规煤粉锅炉相比,采用循环流化床锅炉技术可使燃煤电厂锅炉排烟中SO2和NOx等有害气体含量减少80%-90%左右,可有效减轻燃煤发电对于大气环境的污染,因此近年来循环流化床锅炉在我国得到广泛推广和使用,如今循环流化床锅炉在我国电力行业及工业生产中已形成很大规模。 
虽然流化床锅炉有种种优点,但却有一个问题一直困扰着循环流化床锅炉操作检修人员,那就是设备磨损严重、防磨措施不力的问题,磨损是煤或灰粒以某一角度撞击受热面管子表面,引起冲蚀磨损,造成管子表面金属流失。冲蚀磨损主要是冲击与切削的作用,而切削是最主要的因素。固体粒子作为微小的切削工具在相对较软的金属表面上滑动切削出槽沟的痕迹。磨损是非常复杂的失效过程,它不仅受力原因的影响,同时还与材料、环境、介质等多种因素密切相关。CFB受热面管子磨损是受煤粒子与灰粒子浓度、粒子特性、流体几何形状影响的。在固体粒子浓度较高区域,磨损主要取决于固体粒子及烟气流与受热面的相对运动。磨损与烟气流速密切相关,固体粒子的速度是影响磨损的主要因素。因此严重磨损区域通常发生在流速突变区域。CFB的受热面磨损主要发生在燃烧室的下部,炉膛的上部出口周围及布置在燃烧室中屏式受热面的下部。循环流化床锅炉的严重磨损限制了锅炉运行周期,引起非计划停炉率增高,检修工作量增大。 
经过历年各厂运行检修积累的经验来看锅炉主要磨损包括: 
1.炉膛内水冷壁管磨损 
1.1磨损分析:大量烟气和固体颗粒在上升过程中对水冷壁管进行冲刷磨损;另一方面大量固体颗粒沿炉膛四壁重新回落,对水冷壁管进行剧烈冲刷磨损。特别在水冷壁管和耐火材料层过渡区的凸出部位。沿水冷壁管下来的固体颗粒形成涡流,对局部水冷管壁起到一种刨削作用。 
1.2水冷壁磨损分析 
水冷壁管的磨损主要集中在三个区域:炉膛下部浇注料与水冷壁管过渡区域管壁的磨损;炉膛四周角落区域管壁的磨损;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:一是沿炉膛内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,对水冷壁管产生磨损;另一个原因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,对水冷壁管产生磨损。炉膛四周角落区域管壁的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。 
 1.3处理及改造方法 

(1)运行调整方面:在保证床料充分流化的前提下,尽量降低一次风量;在维持氧量的前提下适当调整二次风量,合理搭配上下二次风量,保持合适的过剩空气。满负荷运行时一次风量在满足流化及控制床温的前提下尽可能小一些,适当降低床层高度,延长燃煤颗粒在炉内的停留时间,减小对水冷壁管的冲刷,同时也会降低飞灰含碳量。根据负荷变化选择合适的床层差压、床层密度及烟气流速。 
(2)加强来煤管理,控制矸石含量挑出其他坚硬杂质,控制好入炉发热量、煤粒度在合理范围内。 
(3)检修改造方面:杜绝水冷壁管屏表面的凸起现象,检修结束后将水冷壁管焊口打磨圆滑,水冷壁管鳍片应该满焊,不能留下缝隙或漏洞。在水冷壁管加装防磨护瓦,应注意防磨护瓦与水冷壁管间的间隙不能太大以防形成凸台。选择质量较好的耐磨浇筑料,确保耐磨浇筑料不易脱落。 
(4)对密相区埋管以上的裸露水冷壁管进行热喷涂。 
2.屏式过热器、再热器的磨损 
2.1磨损分析 
(1)屏式受热面穿墙管膨胀受阻,产生热应力造成受热面管屏变形,耐磨浇筑料大量脱落。导致该区域磨损严重。 
(2)烟气流速控制不合理,一、二次风量太大,飞灰对屏式换热器形成强烈冲刷。 
(3)屏式换热器热变形部分在停炉检修时没有受到重视未能得到及时有效处理,造成下次运行时局部烟气流速过大磨损严重。 
2.2处理及改造方法 
(1)机组运行时尽量降低总风量。 
(2)停炉检修时全面检查受热面如有变形及时处理。 
(3)启停炉过程中注意及时投入旁路保护好屏式再热器。 
3.对流烟道内受热面的磨损 
对流烟道受热面的磨损主要发生在省煤器和低温再热器两端,磨损部位主要集中在迎风面。 
3.1处理及改造方法 
(1)采用在受热面迎风面加装金属防磨盖板的方法。 
(2)在易磨损的部位采用耐磨性能高的钢材。 

    (3)将设计省煤器时,将其设计成为鳍片式。 
4.耐磨浇注料的磨损 
4.1磨损分析: 
循环流化床锅炉的密相区内、旋风分离器及回料器等处的内表面一般敷设耐磨浇筑料。耐火材料的覆盖范围就从布风板开始,一直延伸到燃烧室中垂直壁与斜壁的交界处。在炉膛内屏式受热面转弯及倾斜处、炉膛开孔处,床料颗粒流向的不均匀性也会造成磨损。烟气向炉膛出口汇集时,其携带的不定向颗粒不可避免的会对该处造成一定程度的磨损。在过热屏与蒸发屏底部弯曲并与烟气的流动方向垂直的部位,磨损更为严重。 
4.2处理及改造方法 
(1)密相区内、旋风分离器及回料器等处,通过附加防磨盖板,罩壳内附加销钉等多种手段来达到防磨的目的。 
(2)炉膛出口附近的两侧,上部和下部都有耐火材料保护层。 
(3)过热屏与蒸发屏底部弯曲并与烟气的流动方向垂直的部位也应覆盖有耐磨耐火材料。 
(4)在稀相区内的水冷壁管壁上还可以采用喷涂也能防止磨损和腐蚀。 


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