文档介绍：国内循环流化床锅炉磨损状况概述 以及CFB锅炉防磨技术
任课教师:何金桥副教授
能源与动力工程学院 2011年1月7日
何金桥副教授,博士,于1997年获得西安交通大学锅炉设计与制造专业学士学位,分别于2004年、2009年于中南大学获得热能工程专业硕士、博士学位。期间先后在湘潭电机集团动能分公司、湖南亿利达有限公司从事锅炉设备的运行、维护和设计工作,现在长沙理工大学能源与动力工程学院从事热工过程及设备的教学、科研工作。主要的科研工作如下:
1、生物秸秆热解焦油在耐火层表面的催化裂解机理,省开放基金项目,主持
2、基于煤灰侵蚀行为的锅炉卫燃带寿命预测,博士基金项目,主持
3、燃油工业锅炉油雾无焰燃烧优化研究,校级创新基金项目,主持
4、湘机集团锅炉水处理车间系统扩能、搬迁,公司计划项目,主持
5、节能高效智能化燃油气(电)热水锅炉,国家火炬计划项目,核心技术研发者
6、熔融煤灰在耐火材料上的沉积机理与行为,国家自科基金项目,主要完成人
7、湘机集团1、2#炉炉拱及下集箱卫燃带的优化改造,公司计划项目,技术负责人
8、铅塔锌蒸气冷凝器的优化研究,863基金资助子项目,技术负责人
9、电厂汽轮机冷端优化运行研究,973计划研究子课题,参与
主要业绩:
1、燃煤锅炉卫燃带的设计理论与方法及新技术,省科技进步二等奖,第3完成人
2、智能化热水锅炉(燃油、燃气型,省科技进步三等奖,第5完成人
能源与动力工程学院
School of Energy and Power Engineering
1 国内CFB锅炉磨损概况
国内外投运了上百台大型CFB锅炉,普遍存在水冷壁受热面磨损严重的问题。尤其是锅炉燃用劣质煤(煤矸石掺烧比例大、灰分高)时问题更加突出,给电厂带来很大的经济损失,成为电厂最为棘手的问题之一。
美国纽克拉电厂420t/h CFB锅炉在服役期12年内,由于磨损造成事故停炉约占总事故停炉次数的50%。韩国东海热电厂694 t/h CFB锅炉为了避免炉内受热面,( m/s左右)和炉内不布置任何翼屏等措施,但是仍然存在炉内磨损爆管的问题。
在国内,已投运的CFB锅炉炉内受热面磨损爆管更是频繁。表1列出了国内几家CFB锅炉因磨损导致停炉的统计情况。此外“停炉-检修-防磨处理-启炉”这一过程不但需要很长一段时间,而且会耗费大量的人力和物力,给电厂造成很大的间接经济损失。
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图1 炉内受热面磨损严重
图2 炉内水冷壁管爆管
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2 国内防磨技术概况
CFB锅炉防磨的重点是密相区与稀相区耐火材料浇注与光管水冷壁之间的交界面。密相区内水冷壁管上敷设了耐磨耐火材料,不会对水冷壁管产生磨损;稀相区物料浓度较低,且物料流向与水冷壁管方向一致,一般也不会产生大的磨损。而在两者交界的区域内,颗粒浓度相对较高,且交界处管子方向会与物料流向不一致,易产生磨损。
目前,CFB锅炉对这一区域采用的防磨技术主要有“软着陆+水冷壁变径管+防磨护板”(德国EVT技术)、让管和喷涂等。这些防磨技术在一定程度上减轻了炉内水冷壁过渡区的磨损,但总的来说都属于被动防磨,防磨效果不够理想,特别是在锅炉燃用劣质高灰分煤种时,且有些防磨技术还会带来其他问题。另外,炉内双面水冷壁集箱前后穿水冷壁处影响内循环物料正常流动,导致浇注料边缘处严重磨损,一直没有行之有效的防磨措施。旋风分离器进口附近区域磨损问题在某些锅炉上比较突出,多次造成爆管停炉。
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目前,国内大部分CFB锅炉在采用“软着陆+水冷壁变径管+防磨护板”防磨结构或让管结构的基础上,再采用喷涂耐磨合金材料方法解决水冷壁磨损的问题。从近几年的运行实践表明,喷涂耐磨合金材料增强水冷壁的抗磨能力,增加水冷壁的使用寿命,特别是对于某些燃用优质煤的锅炉,在采用喷涂后显著增加了水冷壁的使用寿命。但是,在使用喷涂的过程中也暴露了一些问题:
(1) 对于燃用劣质煤(煤矸石掺烧比例大、灰分高)的锅炉,防磨效果不够理想、防磨周期短:喷涂后,水冷壁管磨损严重,防磨周期一般不超过三个月,如图3所示。
图3 运行中喷涂材料磨损
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(2) 喷涂厂家多,良莠不齐。此外喷涂施工要求高。