循环流化床锅炉磨损及防磨方法的探讨
循环流化床锅炉磨损机理及防治技术
循环流化床锅炉磨损机理及防治技术循环流化床锅炉是一种新型的锅炉，其燃烧方式是通过将燃料与空气混合后在循环流化床内进行燃烧。
这种燃烧方式能够有效地减少燃料的燃烧温度，从而减少燃料的固化温度，降低燃料的燃烧速度，并且降低了燃料的氧化速度，从而提高了燃料的燃尽率，减少了非燃料物质的排放，是一种环保型的燃烧方式。
由于循环流化床锅炉在燃烧过程中在炉膛内形成了一层流化床，因此炉膛内的磨损情况是非常严重的。
炉膛内的磨损会降低循环流化床锅炉的使用寿命，增加运行成本，降低燃烧效率，因此必须采取相应的措施来防治炉膛内的磨损。
一、循环流化床锅炉磨损机理1.化学磨损：循环流化床锅炉在燃烧过程中产生的高温烟气中含有大量的腐蚀性物质，这些腐蚀性物质会对炉膛内的材料产生化学腐蚀，从而造成炉膛内的磨损，这种腐蚀是一种化学磨损。
1.合理选择炉膛内的材料：合理选择耐磨损的材料可以有效地减少循环流化床锅炉的磨损程度。
一般来说，炉膛内的材料应该具有良好的抗腐蚀性能和抗热性能，并且有足够的硬度来抵抗机械磨损。
2.控制炉膛内的温度：控制炉膛内的温度可以有效地减少炉膛内的化学腐蚀，从而减少炉膛内的磨损。
4.定期对炉膛内进行检修和维护：定期对炉膛内进行检修和维护可以有效地延长循环流化床锅炉的使用寿命，减少运行成本。
5.增加炉膛内的保护层：在炉膛内增加一层耐磨损的保护层可以有效地减少循环流化床锅炉的磨损程度。
6.改善炉膛内的燃烧条件：改善炉膛内的燃烧条件可以提高循环流化床锅炉的燃烧效率，减少排放物的排放，从而减少炉膛内的磨损。
8.其他技术手段：在实际应用中，还可以采用遮挡板、护套等技术手段来进一步减少循环流化床锅炉炉膛内的磨损程度。
循环流化床锅炉炉膛内的磨损是一种十分严重的问题，它会降低循环流化床锅炉的使用寿命，增加运行成本。
必须采取相应的措施来防治炉膛内的磨损。
采取合理的材料选择、控制温度、控制燃烧比例、定期检修维护、增加保护层等多种技术手段可以有效地减少循环流化床锅炉的磨损程度，从而保证循环流化床锅炉的正常运行，提高燃烧效率，降低运行成本，达到环保的目的。
循环流化床锅炉的磨损及防磨措施
预测性维护与管理
通过大数据分析和人工智能技术，对 锅炉磨损历史数据进行分析和挖掘， 预测磨损趋势和寿命，制定合理的维 护和更换计划。
数值模拟与实验研究
流场与磨损关系的数值模拟
利用数值模拟软件，研究流场特性、颗粒分布和冲击角等因素对磨损的影响，为优化锅 炉结构和改善流场提供理论支持。
装置等部件产生强烈的冲刷作用，导致磨损。
机械摩擦
03
炉内物料与金属表面之间的机械摩擦也是导致磨损的重要原因
之一。
磨损对循环流化床锅炉的影响
降低设备寿命
磨损会导致设备部件的尺寸和 形状发生变化，影响设备的正
常运行和使用寿命。
影响安全运行
磨损严重时可能导致设备损坏 ，引发安全事故。
能耗增加
磨损会导致设备效率降低，能 耗增加。
实验研究与验证
通过实验手段，模拟锅炉实际运行工况，对新型防磨技术和材料的性能进行验证和评估 ，为实际应用提供依据。
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循环流化床锅炉的磨损及防 磨措施
汇报人：文小库 2024-01-06
目录
• 循环流化床锅炉的磨损概述 • 循环流化床锅炉的磨损部位及
机理 • 循环流化床锅炉防磨措施 • 循环流化床锅炉磨损监测与维
护 • 循环流化床锅炉防磨技术发展
趋势
01
循环流化床锅炉的磨损概述
磨损的定义与特性
磨损定义
磨损是物体在相对运动过程中，其表 面不断损耗的现象。在循环流化床锅 炉中，主要涉及到受热面、布风装置 、炉膛、水冷壁等部件的磨损。
分离器出口的磨损
循环流化床锅炉磨损原因及改进措施
循环流化床锅炉磨损原因及改良措施1金属件的磨损1. 1布风装置磨损1. 1. 1原因分析循环流化床锅炉布风装置的磨损主要有2 种情况: 第一种情况是风帽的磨损, 通常发生在循环物料回料口附近, 主要原因是由于较高颗粒浓度的循环物料以平行于布风板的较大速度冲刷风帽造成的。
另一种情况是风帽小孔的扩大, 这类磨损将改变布风特性, 同时造成固体物料漏至风室。
1. 1. 2改良措施a. 改变风帽结构来延长风帽寿命, 用钟罩式结构的风帽来代替蘑菇状风帽, 有效减少磨损, 延长使用寿命。
b. 在炉膛底部四周打1 圈台阶, 可使流化床锅炉中沿墙面下流的固体物料转而流向布风板上面的空间, 从而防止冲击炉底的布风板和周界的风帽。
1. 2水冷壁管的磨损1. 2. 1原因分析循环流化床锅炉水冷壁管的磨损主要发生在炉膛下部敷设的卫燃带和水冷壁管交界的区域。
造成磨损的原因有以下2 个方面: 一是在这个过渡区域内, 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, 因此在局部产生了旋涡流; 另一个原因是沿炉膛壁面下流的固体物料在这个交界区域发生流动方向的改变, 对水冷壁管产生了冲刷。
1. 2. 2改良措施a. 采用金属外表热喷涂技术防磨。
涂层的硬度高于基体的硬度, 且涂层在高温下会生成致密、坚硬和化学稳定性更好的氧化层, 提供更好的保护。
b. 通过改变该区域的流体动力特性来到达水冷壁管防磨的目的。
在水冷壁管过渡区域的一定位置加焊挡板或浇注料梁, 用以阻挡固体物料向下流动, 采用这种措施后水冷壁管的磨损大大减轻了。
c. 另一种较常用的方法是改变水冷壁的几何形状, 耐火材料结合简易弯管使卫燃带区域与上部水冷壁管保持平直, 这样固体物料沿壁面平直下流时,撞击区下移至耐火材料局部, 消除了边界处造成的旋涡效应, 从而保护传热管不受磨损。
d. 炉膛下部壁面垂直段与渐缩段交界处、炉顶及炉膛出口等处, 都是易发生磨损的部位, 因此在设计时应在结构上给以考虑或加设防磨措施。
循环流化床锅炉磨损与防磨措施分析
循环流化床锅．磨损与协磨措施分析 沪
林 师 一
（ 建省 特 种 设 备监 督 检 验 院 福 建福 州 ３ ０ ０ ） 福 ５ ０ ３
摘 要 介 绍 循 环 流 化 床 锅 炉 的 磨 损 及 其 对 水 冷壁 与 耐 火材 料 的 交 界 处 、 膛 的 烟 气 出 口 、 顶 部 、 风 分 离 器 筒 体 、 炉 炉 旋 引风
损 的 冲蚀 表 面 的流 失 过 程 的微 观 形貌 是 不 完 全 相 同 的 于 对
冲 刷 磨 损 ． 粒 与 固体 表 面 的 冲 击 角 较 小 ， 至 接 近 平 行 ． 颗 甚 颗 粒 滑 过 固 体 表 面 时 起 到 一 种 刨 肖 作 用 ． 时 固体 表 面 的磨 损 Ⅱ 此 速 率较 均 匀 对 于撞 击 磨 损 ． 粒 相 对 于 固 体 表 面 的 冲击 角 颗 较 大 ， 接 近 于 垂 直 ， 固 体 表 面 出 现 塑 性 变 形 或 微 裂 纹 ， 或 使 经 反 复撞 击 ． 形 层 脱 落 导 致 磨 损 量 增 加 本 文介 绍 循 环 流 变 化 床 锅 炉 易 发 生 磨 损 的部 位 及 采取 的 各 种 防 磨 措 施
流 ， 成 附近 管 子 表 面 的 磨 损 。 减 缓 该 部 位 的 磨损 ． 流 化 造 为 从 床 发 展 的 历 程 看 ． 采 取 过 的解 决 方 法 有 ： 所 （ ） 能 减 小 耐 火 材 料 台 阶 的 尺 寸 １可
所 谓 的 冲蚀 磨 损 ． 指 当 流 体 或 固体 颗 粒 以 一定 的 速 度 或 角 是 度 对 材 料 表 面 进 行 冲 击 磨 损 ． 一 种 为 撞 击 磨 损 ． 两 种 磨 另 这
壁 面 产 生 力 的 作 用 ． 而 大 大 增 加 了 粒 子 对 该 处 的磨 损 因
循环流化床锅炉磨损分析及对策
循环流化床锅炉磨损分析及对策摘要：对于流化床锅炉来说磨损的主要是其受热面，当其不断受到高浓度固体物料的冲刷，就会产生磨损，而对于影响流化床锅炉的受热面的磨损主要受到烟气的速度与其本身的特性影响。
因此对于流化床锅炉来说，其防磨损就显得十分重要。
本文基于此，首先介绍了循环流化床锅炉中比较容易磨损的部件，然后具体分析了流化床锅炉的受热面出现磨损的原因，最后结合以上的分析提出在流化床设计和运行的过程中应该采取怎样的措施来预防磨损，以作参考。
关键词：循环流化床锅炉；磨损；对策循环流化床锅炉是目前国内中小型发电机组采用的一种洁净煤燃烧锅炉，其可以燃烧多种燃料，并且对燃料的适应性也很好，基本能达到燃料99%的燃烧效率。
但是，在循环流化床锅炉的运行中发现很多部件在高温、高固体冲刷的外部环境下，很容易产生磨损，严重时会导致锅炉停炉。
虽然对此相关工作人员也采取了一定的防磨损措施，但是实际的锅炉运行结果表明这一现象依旧十分严重。
因此，结合防磨损机理的相关理论，采取进一步的防磨损措施，对于循环流化床锅炉的推广与发展来说都是十分重要的。
一、流化床锅炉在实际运行中易磨损的部件1、旋风分离器的磨损对于旋风分离器来说，其大部分的组成部件都设有耐火材料，因此，其在金属件的磨损方面并不是很严重。
反而在其入口处因为烟气的高速流动比较容易造成耐火材料的磨损。
一般来说，旋风分离器的筒体与锥体能经受住900度左右的高温，偶尔炉内温度也会达到1100度，这时过度的热冲击就可能会导致其产生裂纹。
旋风分离器布置在炉膛出口，是循环流化床关键部件之一，其主要作用是将大量高温固体颗粒从炉膛出口的烟气中分离出来送回燃烧室，保证燃料和脱硫剂(石灰石粉)多次循环、反复燃烧和反应，以提高燃烧效率和脱硫效率。
循环流化床锅炉分离器在实际运行中影响分离效率的原因有很多，主要归结如下。
一是分离器切向进口风速的影响。
前面已经讲过为降低床温而使用过大的流化风量造成分离器入口烟速过高。
循环流化床锅炉的磨损及防磨措施
颗粒速度与浓度
颗粒速度和浓度越高，冲 击磨损越严重，二者呈正 相关关系。
颗粒硬度与形状
颗粒硬度和形状影响磨损 速率，硬度越高、形状越 尖锐，磨损越严重。
滑动摩擦磨损
摩擦系数
摩擦系数越大，滑动摩擦磨损越 严重，磨损速率与摩擦系数成正
比。
表面粗糙度
表面粗糙度越大，摩擦阻力越大， 磨损越严重。
载荷与滑动速度
超声波探伤
利用超声波在受热面中的反射和 传播特性，检测内部损伤情况。
风帽、风道等部件磨损情况
观察法
定期检查风帽、风道等部件的外观，观察是否有 磨损、变形等情况。
测量法
使用测量工具对风帽、风道等部件的尺寸进行测 量，判断是否存在磨损。
探伤法
采用超声波、磁粉等探伤方法，检测风帽、风道 等部件的内部损伤情况。
智能诊断
引入智能诊断技术，对 锅炉运行数据进行自动 分析，提前预警潜在故 障。
优化运行
根据智能诊断结果，调 整锅炉运行参数，优化 运行工况，降低磨损速 率。
06
效果评估与持续改进计划
实施效果综合评估
1 2
磨损降低率
通过对比实施防磨措施前后的锅炉磨损情况，计 算磨损降低率。
运行稳定性
评估锅炉在实施防磨措施后的运行稳定性，如是 否出现异常振动、温度波动等情况。
载荷和滑动速度越大，滑动摩擦磨 损越严重。
疲劳磨损与腐蚀磨损
循环应力
循环应力导致材料疲劳损 伤，进而引发疲劳磨损， 应力幅值和循环次数影响 疲劳磨损程度。
腐蚀介质
腐蚀介质与材料发生化学 反应，导致材料损失和性 能下降，从而引发腐蚀磨 损。
温度与湿度
温度和湿度影响腐蚀速率 ，进而影响腐蚀磨损程度 。
循环流化床锅炉磨损及防磨方法探讨
燃烧热损失 ， 又不会使放料管内结焦和磨损。 ３ ． ２ 喷涂防磨。 表面喷涂是一项有效的局部水冷壁防磨措施 。 涂层 的硬度 比母材 的硬度大 ， 而且涂层在高温下提高水冷壁重点磨损区域 的耐磨 延 长锅炉连续运行时间 ； 采用 Ｌ Ｇ ８ ８电弧喷涂 材料 对金属受 热 燃尽。从 国内循环流化床锅炉用户 的运行情况来看 ， 流化床锅炉可 性 ， 在３ ０ ％～ １ １ ０ ％负荷 范 围 内运行 ， 汽温 、 汽压 均 能保 持 在 正 常 范 围 。 可 面喷涂 ０ ． ６ １ ｍ ｍ涂层 ， 能有效增加受热 面的耐磨强度和使用时间 。 喷砂是涂层结合的必要条件 ， 处理不 当 通过炉内喷钙等方式 实现在简易脱 硫 ， 其灰渣含碳量低 ， 灰 渣活性 喷涂前应经喷砂除锈合格 ， 喷砂与喷涂两道工序易交替进行 ， 通 常喷砂达 好， 易 于实现综合利用 。但是也存在着一些缺点 ， 如受热面磨损 严 直接影响涂层质量 ， ６ ｍ ： 后， 再进行喷涂 ， 以使二者之 间的停留时间不能过长 ， 磨 损的 重， 高温分离器外护板超温 ， 锅炉浇注料脱落 、 大风室积渣 、 锅炉正 ５ 严重 的部位 ， 涂层厚度应保证不低于 ｈ ｎ ｍ， 涂层表面应光滑 、 无 凸 压给煤机窜粉 、 锅炉排烟温度低等。现针对磨损进行探讨分析。 ２ 磨 损的重点部位 循环流化床锅炉运行 中受热面主要磨损部位为水 冷壁 的卫燃 带处 、 锅炉烟道 出 口处 及容易产生涡流的让管处 、 锅炉水冷壁 四角 处， 还有过热器和省煤器管排的迎风面 、 穿墙管及弯头处。 ３ 防磨 措 施
循环流化床锅炉金属部件的磨损及防磨措施(全文)
1.3 尾部受热面的磨损
尾部受热面的磨损主要是飞灰对受热面的磨损，多发生在过热器的迎风面，省煤器两端和空气预热器进口处。过热器区域的温度比较高，大多数灰粒比较软，对受热面的磨损并不十分严峻。但在省煤器区域由于烟温低，灰粒变硬、且体积收缩表面形成尖锐的棱角，对省煤器管排的磨损相当严峻。空气预热器进口处管壁的磨损是由于烟气流速、方向的改变而产生的磨损。
2 循环流化床锅炉的防磨措施
在设计上，风帽采纳定向设计，在排列上采纳间隔排列方式，幸免风帽相互直吹，保证风帽小孔气流速度的稳定，气流分均匀，以降低冲击磨损。在运行时，防止大颗粒物料进入床内床，锅炉用风稳定，使流化物料在小范围波动，尽可能的减小物料对布风装置的冲刷磨损。
在卫然带与浇注料的过渡区采纳外弯管形势可有效降低此处的磨损，并在卫然带以上1-1.5米的范围内对水冷壁管壁进行超音速电弧喷涂。喷涂处的管面过渡要平滑，不能有凸台。在水冷壁上加焊导流防磨带（来破坏向下流动的固体料流），从而达到防磨目的。
循环流化床锅炉金属部件的磨损及防磨措施
1 循环流化床锅炉金属部件的磨损
1.1 布风装置的磨损
循环流化床锅炉布风装置的磨损主要是风帽的磨损与风帽小孔扩大的磨损两种情况，其中风帽磨损最严峻的区域发生在循环物料回料口附近，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重量冲刷风帽导致的。也有风帽小孔高速气流引起物料粒子的撞击；物料的颗粒越粗、越硬、流化风速越高、床压波动越大，磨损就严峻。
1.2 炉膛水冷壁管的磨损
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循环流化床锅炉磨损及防磨方法的探讨
发表时间：2014-12-23T10:00:07.387Z 来源：《防护工程》2014年第9期供稿作者：陈公明
[导读] 未燃尽的煤粒子通过多次循环既可增加其炉内停留时间又可多次参与床层中剧烈的质量和热量交换，十分有利于其燃尽。
陈公明
江苏徐矿综合利用发电有限公司江苏省徐州市 221137
[摘要]循环流化床锅炉在使用过程中容易发生磨损，而磨损则在一定程度上直接影响着循环流化床锅炉的长期正常使用，也会给电厂的经济效益与安全生产带来较大的影响。
本文对循环流化床锅炉特点与磨损部位进行了探讨，并提出了应对防磨的策略。
[关键词]循环流化床锅炉；磨损部位；防磨方法
循环流化床锅炉在实际使用过程中容易出现磨损问题，给电厂带来较大的影响。
为此，认真分析循环流化床锅炉磨损产生的部位，并提出应对策略，从而促进锅炉长周期稳定运行，大幅度提升供热可靠性具有极其重要的意义。
1 循环流化床锅炉的特点及磨损重点部位
高温床料及返料的稳定循环，为入炉燃料的预热、着火创造了十分有利的条件。
未燃尽的煤粒子通过多次循环既可增加其炉内停留时间又可多次参与床层中剧烈的质量和热量交换，十分有利于其燃尽。
从国内循环流化床锅炉用户的运行情况来看，流化床锅炉可在 30%-
-110%负荷范围内运行，汽温、汽压均能保持在正常范围。
可通过炉内喷钙等方式实现在简易脱硫，其灰渣含碳量低，灰渣活性好，易于实现综合利用。
但是也存在着一些缺点，如受热面磨损严重，高温分离器外护板超温，锅炉浇注料脱落、大风室积渣、锅炉正压给煤机窜粉、锅炉排烟温度低等。
循环流化床锅炉磨损的重点部位主要有：循环流化床锅炉运行中受热面主要磨损部位为水冷壁的卫燃带处、锅炉烟道出口处及容易产生涡流的让管处、锅炉水冷壁四角处，还有过热器和省煤器管排的迎风面、穿墙管及弯头处。
2 防磨应对策略
2.1 在设计阶段应该做好提前预控
（1）锅炉水冷壁防磨设计。
密相过渡区会产生一定速度的“面壁流”的物料颗粒，受风速很高的一次风的卷带，在靠近水冷壁处强烈的冲刷水冷壁（下图为硫化工况），因此所有容易产生涡流的让管口应设计在燃烧室浇注料层，例如落煤口、返料口、看火口及二次风口等，燃烧室浇注料层上部至锅炉出口的水冷壁不设计任何容易产生涡流的让管口。
锅炉出口处水冷壁管应设计用浇注料包裹，解决因局部涡流冲刷水冷壁而造成的漏泄事故。
增加卫燃带的高度可以减轻此处管壁的防磨。
这是因为高度增加后，在耐火材料凸台附近沿壁面向下流动的固体物料在流量上有所减小，同时其中的大颗粒也比较少，因而管壁磨损也会轻一些。
硫化工况示意图
（2）过热器和省煤器防磨设计。
过热器和省煤器的磨损主要是烟气中的灰颗粒对其冲刷导致，设计锅炉时尽量提高分离器的分离效率，降低分离器后烟气中灰颗粒含量，减轻过热器管排和省煤器管排的磨损。
在过热器管排和省煤器管排制作完成后，先将的迎风面、穿墙管及弯头处做防磨喷涂，再用防磨护瓦包裹，提高过热器管排和省煤器管排的耐磨度。
（3）放渣管及风帽防磨设计。
落煤口正对着放渣管，在运行放料时进入炉膛的燃煤会有部分大颗粒的直接被放出，造成锅炉的不完全燃烧热损失和放料管内结焦。
放渣管设计在锅炉后墙边上或者锅炉两侧边上，大颗粒燃煤进入炉膛后就会与热料充分混合，预热、燃烧、破碎，经一次风扰动就不会被直接排除，既降低了锅炉的不完全燃烧热损失，又不会使放料管内结焦和磨损。
2.2采用喷涂方式进行防磨
表面喷涂是一项有效的局部水冷壁防磨措施。
涂层的硬度比母材的硬度大，而且涂层在高温下生成致密、坚硬而且化学稳定性较好的氧化层。
喷涂可以提高水冷壁重点磨损区域的耐磨性，延长锅炉连续运行时间；采用 LG88 电弧喷涂材料对金属受热面喷涂 0.6-1mm涂层，能有效增加受热面的耐磨强度和使用时间。
喷涂前应经喷砂除锈合格，喷砂是涂层结合的必要条件，处理不当直接影响涂层质量，喷砂与喷涂两道工序易交替进行，通常喷砂达5~6m2后，再进行喷涂，以使二者之间的停留时间不能过长，磨损的严重的部位，涂层厚度应保证不低于 1mm，涂层表面应光滑、无凸起、起眸、开裂和脱落等现象，全部喷涂完成以后一次进行封孔，停留 24 小时后方可投入运行。
以满洲里热电厂电喷涂 12MWCFB机组为例，需处理的面积为 30m2，一次喷涂费用约为 8 万元/ 台，喷涂前水冷壁泄漏周期为 3 个月，喷涂后，运行一个采暖期测厚，内弯处涂层略有减薄，水冷壁未发生泄漏。
2.3控制好入炉煤粒度
入炉煤的颗粒度对循环流化床锅炉的点火启动、运行控制、燃烧效率、风帽及水冷壁等部件的运行均有很大影响。
入炉煤的颗粒度过大，会在床体中沉积形成死滞区，破坏正常的流化状态，使炉内温度场不均匀，造成床温过低或过高停炉。
流化床的入炉煤粒度一般在0~13mm 范围内，若为了照顾大煤粒沸腾良好而加大风量，煤粒飞逸就会增多，加大锅炉损失。
颗粒度增大，则会因照顾大颗粒流化而加大风量，致使小颗粒煤未及时燃烧而飞出炉膛进入旋风部的返料床上二次燃烧，使返料温度过高，造成返料器高温结焦，影响锅炉正常运
行。
颗粒浓度较大，颗粒与颗粒间、颗粒与受热面间碰撞、摩擦的机会增多，对受热面的磨损也较严重，随着煤粉粒度和炉内温度的增加，煤粒沉降速度增大，煤粒对水冷壁的撞击力越大，磨损越严重。
床料平均直径增加，床料流化所需最小流化风量亦增大，在一定风压下，床料阻力相比较致使流化状态向不良方向移动，而加速了布风板上风帽的磨损，同时飞灰损失随着最小流化风量的增大而增加，水冷受热面的磨损而成倍增加，从而导致锅炉运行周期大大缩短。
2.4 适当调整运行方式
循环流化床锅炉的运行基于流态化的高温物料悬浮燃烧。
风量的大小将直接影响到锅炉的安全运行。
通常认为，磨损的大小与烟气流速的 3 次方成正比，因此运行中必须合理配风，满足运行的前提下减小送风量，严格控制过量空气系数。
循环流化床锅炉水冷壁的磨损是常见的磨损事故，运行中不可避免，严重影响锅炉的运行和供热安全，限制了循环流化床锅炉优点的发挥。
总之，为确保循环流化床锅炉长期能够得到稳定的运转，则应该切实采取有效的防磨措施，基于锅炉设计、锅炉运行与管理等多个层面入手实施综合治理。
参考文献
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