循环流化床锅炉水冷壁防磨导流板的应用

随着我国经济的不断发展，各种企业纷纷出现，紧接而来的就是环境的日益恶化，对此国家政府也出台了相关的环保政策，为了改善大气环境，因此对于污染比较严重的锅炉污染物的排放提出了更高要求。而循环流化床锅炉水技术能够实现清洁燃烧进而解决大气污染问题，而且也得到了大力的发展和推广。但是循环流化床锅炉的炉内因为持续受高浓度床料冲刷、磨损影响，水冷壁管壁厚会逐渐变薄，容易导致泄漏或爆管事件的频繁发生，这给工厂的安全、稳定运行带来了严重影响。由此可见严重的磨损问题给企业带来了困扰。接下来在文章当中我们针对锅炉水冷壁的磨损、磨损机理以及当前的结合现状做了分析，同时提出针对性的磨损防范措施，以供他人参考。

关键词：循环流化床；锅炉水冷壁；防磨导流板

引言

循环流化床锅炉具有独特的清洁优势，其特殊的燃烧方式避免了给环境造成污染，因此得到了大力的推广和快速发展。但是在循环流化床锅炉大量应用和生产的过程中，其磨损问题逐渐暴露出来，这给各个企业带来了一定的困扰，所以必须采取更有效的防磨措施来应对锅炉水冷壁磨损问题。

一、分析循环流化床锅炉水冷壁磨损现状

循环流化床锅炉燃烧过程中炉内的温度非常高，内部会发生剧烈的化学反应，其中炉膛密相区是其中最恶劣的地方。锅炉炉内水冷壁磨损最为典型部分是炉膛下面设有耐磨浇注料的尾处。因为在锅炉工作时，当沿膜式壁面下物流时，即壁面流时，如果碰到浇注料突起部分情况下，壁面流向会形成局部的涡流状，这样急速下落的高浓灰遇到烧注料过硬时会反弹后不断冲刷和磨损水冷壁。根据水冷壁管磨损的原因，我们可以在设计循环流化床锅炉的过程中选择合理的流化速度，同时针对磨损情况选择主动或者被动的防磨措施，主动防磨是破坏产生磨损的涡流，改变流场结构，或者将受热面躲避涡流区布置；被动防磨是在易磨损部位增加管子的壁厚或者加设防磨瓦、金属喷涂等。
新型CFB锅炉为避免磨损，采取将膜式壁让管技术，通过折弯处理，使内部形成上下一致，处在同一垂直平面，这个平直下滑时，不会形成局部的涡流现象，极大地减轻了磨损的发生，有效解决了磨损问题。

二、循环流化床锅炉水冷壁磨损的主要原因

（1）不规则区域管壁的磨损原因。水冷壁的不规则区域主要是指炉壁的开口，炉出口附近和管壁上的焊缝。穿过墙壁的磨损要大于水墙的磨损，这主要是由于不规则墙壁引起的局部流动力的大扰动。一般情况下，壁孔下部的肘部磨损比上部更严重，主要是粘附材料向下流向肘部造成的冲击导致的。经验表明，水墙内表面上的小凸起会导致凸起点和周围水冷壁管严重磨损，直到凸起点变平。水冷壁和炉顶出口附近炉顶受热面的磨损主要是由于气固两相流离开炉子，大颗粒物料分离甩向受热面导致的。

（2）炉膛下部卫燃带和水冷壁管过渡区域管壁的磨损原因。通过相关的试验研究，专家和学者证明在循环流化床炉膛水冷壁周围有高浓度的下行的物料流,位置越靠下料层厚度和密度就越大。尽管下降的物料流能够冲刷水冷壁,但因为实际的运行方向和表面处于平行状态，能够在一定程度上降低产生的磨损。当贴壁下行的物料流被阻挡，转变实际的运行方向后,被炉内密相区上升的气流和物料托起而形成祸流。

（3）炉膛角落的管壁磨损原因。在炉膛四角区域的水冷壁上产生的磨损比较严重,主要是因为和平壁表面比较，在直角区域汇集的上升气流比较低，沿壁面向下流动的固体物料浓度高、速度大；除此之外,在角部区域，颗粒碰撞金属表面产生冲击磨损的几率比较大。

三、循环流化床锅炉水冷壁导流板防磨机理

循环流化床锅炉磨损是锅炉工作人员棘手的问题，为降低锅炉水冷壁的磨损，有效疏导物料在水冷壁贴壁流的冲刷带，隔离水冷壁与物料下落时的高速碰撞，降低物料颗粒对水冷壁切削磨损，极大改善水冷壁管磨损的情况，从根本上解决水冷壁管磨损问题，我们应用了水冷壁导流防磨新技术，该技术就是在炉膛四壁分层安装防磨导流板。
防磨机理主要为：通过对于炉内边壁区进行破损，这样炉内密相区内边壁流速的物料颗粒浓度得到降低，物料颗粒与水冷壁之间的接触减少。

通过导流板的设置，向下流动的物料下滑时，在碰到导流板时速度非常慢，过了导流板后才开始下降，在防磨导流板的距离与原炉膛的高度之间，高度比得到缩短，物料颗粒的下滑高度得到了缩短，通过降低颗粒流动的速度，可以极大降低对水冷壁面的磨损，几乎与煤粉炉接近，最大程度降低磨损程度。

四、新技术导流板防磨的优势

（1）安装施工周期短、安装简便。以240吨锅炉为例，施工周期仅需3天。疏导型水冷壁防磨新工艺已被多家电厂采用，运行实践表明水冷壁加装导流板后磨损明显减轻，连续运行2年水冷壁管磨损不超过0.1mm，尤其是浇注料过渡区不再采用其他任何防磨措施，也不会因水冷壁磨损泄露产生停炉的烦恼。

（2）导流板防磨新技术其本质是以疏导炉膛内颗粒物料，使其形成内循环，导流防磨技术所使用的导流板是耐高温、耐磨多元素合金铸造成型，最高温度能达1250℃，抗拉强度≥560Mpa，该材料很好的配合了循环流化床锅炉水冷壁防磨工艺，从材料上保证了该工艺的使用6年以上寿命。

（3）根治面壁流角涡流对水冷壁的接触磨损原理，改变物料面壁流向及膛内四角的物料颗粒涡流流向，使物料流倾向于中心，避免和水冷壁碰撞。

（4）防磨导流板主要安装在炉膛四周的密相区，因其是金属材质，对热传导能起到一定的增强作用，所以不会对锅炉内载负荷能力产生任何负面影响。

（5）导流板能有效破坏物料流在不平滑管壁处形成的涡流，减少物料粒子与水冷壁的碰撞，避免固体物料对水冷壁管的磨损，起到保护水冷壁的作用。

（6）防磨导流板分层安装在炉膛四周，能有效降低物料颗粒沿水冷壁管下落的速度，隔离物料流与水冷壁管的接触，从而根本上解决了水冷壁管磨损问题。

五、水冷壁防磨导流板安装及使用的关键点

在安装施工中对于防磨导流板的材质进行选择，要保证在锅炉启停以及使用过程中不开裂，要保证其抗振抗热性。由于水冷壁下部流速快，防磨带的防护高度要相对小，以防上下不均发生磨损现象。要对于使用中的要点比如安装尺寸、间距以及形式等按要求制作，充分发挥导流板的防磨作用。

梳形导流板，分横板（梳形板）、竖板两种。横板（梳形板）解决面壁流，竖板解决涡流。横板（梳形板）分为连三、连二、连一三种，它的形状取决于水冷壁管子的间距。据我们掌握，直径Φ60管子为105、100、90、80.5、80五种间距，直径Φ51管子分为100、80两种间距。 

梳形导流板的横板（梳形板）采取波复式焊法，上点焊、下点焊。热胀缝处理技术焊接中掌握，即掌握导流板平衡技巧；掌握焊接的平面斜度；掌握热胀缝的处理。超出热胀缝范围，焊工用其他材料围缝解决。竖板焊接采用上下垂直，上下角左右和中间处统一点焊为标准。焊接中，焊工应牢记不能碰撞管子和拉弧管子（工程结束后管子不能出现任何痕迹）。导流板的弧度卡在管子上，焊接点统一在鳍片上，焊条采用韧性最好的耐热钢A402焊条，焊接点牢固不脱落。

六、结束语

循环流化床锅炉水冷壁产生磨损影响锅炉运行安全，限制了循环流化床锅炉优势的发挥，给企业带来较大的经济损失。为了有效的解决循环流化床锅炉的磨损问题，就要采取水冷壁防磨导流板措施来减少磨损。在防磨导流板设立时要注意间隔一定高度，合理设置，以发挥导流板的作用，减少对水冷壁的磨损