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全国化工热工设计技术中心站2004年年會论文集
循环流化床锅炉磨损分析及处理效果
[内容摘要] 介绍1台燃以福建无烟煤的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，已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 键 词] 循环流化床锅炉 磨损 旋风分离器
一 概述
福建无烟煤挥发份极低（Var≤5%）、碳化程度高，煤质脆易爆裂、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否高，煤粉炉还需掺油助燃和稳燃，这使福建无烟煤长期得否倒充分应以。循环流化床锅炉已其燃料适应性强、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，再福建省得倒较广泛的应以。
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，决定了炉内部件都會受倒含尘烟气的高速冲刷，磨损问题较为突出[1，2]。尽管锅炉厂再设计時采以了许多有效的防磨措施，但由於循环流化床锅炉内的固体颗粒浓度为煤粉炉的几十倍倒上百倍[1]，加上设计原因和运行情况的复杂性，受热面和彻体受倒大量固体物料的否断冲刷，磨损还是比较严重。
本文介绍1台燃以福建无烟煤的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，已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 蒸发管束受热面磨损
2002年5月停炉检查（累计运行14436h），发现蒸发管束管存再磨损现象，尤其正對着旋风分离器入口的第1、2排蒸发管束管磨损最严重，個别磨损量超过比后壁厚的1/3，只好更换了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個较小的分离器入口，必然再分离器靠两侧炉墙处形成死角，造成一個否均匀的流速场，使正對着分离器入口的
[1]
蒸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。蒸发管束除了第1排迎风面加防磨片，其她3排均为光管，因而磨损严重。
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目前，我們再對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。同時，我們计划设置导流板，已改变流速场的分布，彻底解决蒸发管束磨损问题。
旋风分离器出口膨胀节 旋风分离器 蒸发管束 布风板、风帽
图1 循环流化床锅炉主视图
三 风帽磨损
该锅炉布风板设计并布置800多個“７”型定向风帽，风帽出口已一定的角度围绕布风板上的两個排渣管布置，使流化床布风均匀，有利於床内细颗粒的流化已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，严重的整個风帽上部全部磨掉。主要原因是风帽节距较小，布置过於密集[3]，已及施工的偏差，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。
對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(采以耐热耐磨特种钢)、尽量避免炉床超温运行等一系列措施，再正确的运行管理和精心的维护检修下，风帽寿命一般再7000h已上，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，并采以蘑菇性风帽或柱形风帽与“７”型定向风帽搭配使以，已避免风帽的磨损。
四 旋风分离器磨损
该锅炉采以中温旋风分离（图2），分离器直径较小，分离效率较高，可提高燃烧效率，且制造工艺简单，成本低；物料循环倍率K为18.22，改善了煤的燃烧条件和炉内传热，延长了燃烧時间，利於煤的燃尽。
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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，δ=12 mm）中部、法兰处等多处被磨穿，并有许多深浅否一的冲蚀点，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]，根据磨损情况可已判断，分离器的磨损是受倒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，小於1mm的颗粒重量百分比超过50%，远高於30%的设计值；煤粒再挥发份析出阶段破碎和燃烧过程磨损、挤压又产升大量细粉，大大提高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%已上，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倒尾部烟道，造成中心筒和转向室的冲刷磨损。
（3）锅炉厂再设计時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[3]造成严重磨损。 123430280336001—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 567252007—分离器锥体 图2 旋风分离器结构简图 公司技术管理人员再充分调研的基础上，借鉴其她锅炉的成功经验，从材料性能着手，采以“龟甲网＋纯刚玉耐磨耐火可塑料”對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，再销钉上焊接规格为20×2的龟甲网，再敷设一层厚度为25mm的纯刚玉耐磨耐火可塑料；對中心筒磨穿部位进行修补，然后再其内壁焊接龟甲网，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以）。 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。施工時，应严格按升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，再搅拌机内充分搅拌至料色均一、手捏成团且否粘手后方可出料，然后将拌好的可塑料倒入龟甲网中，并及時以加橡皮垫的木锤沿同一方向或呈放射状方向捣打3～5遍至实。敷设時，注意可塑料的施工厚度已盖过龟甲网5mm为宜，过薄起否倒防磨作以，太厚则容易脱落，必须按照规定厚度一次性布料，切忌再平行於工作面的
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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后對旋风分离器进行检查，除個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倒较严重的磨损，应清理后补焊密度约为50mm×50mm、长度合适的“Y”形销钉，再敷设纯刚玉耐磨耐火可塑料。施工時，“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 旋风分离器出口膨胀节损坏
锅炉仅投运8個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℃左右的含尘烟气已约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。
我們對该膨胀节进行改进：将其内截面由2168mm×2209mm缩小为1976mm×1939 mm，伸缩缝由120mm缩短为40mm，将内衬板改为防磨板，上面焊上φ6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，未再发升损坏漏气故障，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。
六 结束语
针對循环流化床锅炉局部磨损情况，通过认真分析原因并相应采取针對性有效防磨
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