畢業(yè)論文---75噸循環(huán)流化床鍋爐工況優(yōu)化初探討（含外文翻譯）

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐是近二十年我國發(fā)展起來的一種新型的燃燒設備。與其他燃煤方式的鍋爐相比其具有高效、低污染、清潔燃燒等特征,決定了它的發(fā)展空間非常巨大?？傮w來說,循環(huán)流化床鍋爐具有燃料適應性廣、負荷調(diào)節(jié)性能好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點,而且低溫燃燒、床層反復脫硫?qū)е碌蚇OX、SO2排放,燃料多次循環(huán)促使爐內(nèi)湍流運動強烈,燃燒效率接近煤粉

2、燃燒,因此在國際上得到迅速的商業(yè)推廣。我國目前的環(huán)保要求日益嚴格,在電廠的負荷調(diào)節(jié)范圍較大、煤種多變、原煤直接燃燒比例高、燃煤與環(huán)保的矛盾日益突出的情況下,循環(huán)流化床燃燒技術(shù)已經(jīng)為首選的高效率低污染的新型燃燒技術(shù)。</p><p>　　但是循環(huán)流化床鍋爐與其它鍋爐相比，磨損比較嚴重。循環(huán)流化床的鍋爐中，有許多部件是在高固體顆粒濃度的不斷沖刷環(huán)境下工作的。這些部件的磨損問題日益突出，嚴重影響了鍋爐機組的安全經(jīng)濟運行

3、。</p><p>　　本文根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特性，對循環(huán)流化床鍋爐的磨損及其布風裝置、爐膛水冷壁、爐內(nèi)各受熱面、尾部受熱面等方面采用的防磨措施進行了初步的探討。</p><p>　　關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；受熱面；磨損；防磨</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　CFB boi

4、lers are nearly 20 years of China's development up a new types of combustion equipment. And other forms of coal-fired boilers to its efficient, clean, clean combustion characteristics, decided its huge space for deve

5、lopment. Generally speaking, the CFB boilers with fuel adaptability, load regulation performance and Ash Comprehensive Utilization of the advantages of easy, and low-temperature combustion, repeatedly bed desulfurization

6、 leads to low NOx, SO2 emissions, fuel cycle repeated cam</p><p>　　However, circulating fluidized bed boiler compared with others, more serious wear. CFB boilers, many parts of the high concentration of soli

7、d particles in the constant erosion of the working environment. These components wear problems have become increasingly prominent, seriously affecting the boiler safety and economic operation.</p><p>　　Accor

8、ding to the circulating fluidized bed boiler combustion characteristics of CFB boilers and wear cloth device. Wall furnace, the furnace heating surfaces, such as the tail heating surface wear adopted measures for prelimi

9、nary discussion. </p><p>　　Keywords : circulating fluidized bed boiler; Heating surface; Wear; Antifriction </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章　概述1</b></

10、p><p><b>　　1.1 背景1</b></p><p>　　1.2 本課題研究工作的主要問題1</p><p>　　1.3 目前國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展1</p><p>　　1.3.1 國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐的生產(chǎn)現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3.2 國內(nèi)循環(huán)流化床的發(fā)展概況

11、3</p><p>　　1.4 江化熱點分廠鍋爐鍋爐生產(chǎn)現(xiàn)狀與優(yōu)化方案3</p><p>　　1.5 本課題的目的與意義3</p><p>　　1.5.1 本課題的目的4</p><p>　　1.5.2 本課題的意義4</p><p>　　第二章 75T循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)特性與各受熱面磨損情況分析4<

12、;/p><p>　　2.1 循環(huán)流化床鍋爐的主要結(jié)構(gòu)特性4</p><p>　　2.1.1 Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)性能5</p><p>　　2.2 目前鍋爐生產(chǎn)運行中主要存在的技術(shù)問題5</p><p>　　2.2.1 Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐的工作特性5</p><p>　　2.

13、2.2 循環(huán)流化床床料顆粒在流化床內(nèi)的運動規(guī)律6</p><p>　　2.2.2.1 顆粒在流化床內(nèi)主要受到以下作用力6</p><p>　　2.2.2.2 煙氣顆粒在流化床內(nèi)分布規(guī)律6</p><p>　　2.3 鍋爐受熱面磨損情況統(tǒng)計分析6</p><p>　　2.3.1 布風裝置磨損情況分析7</p><p

14、>　　2.3.2 爐膛水冷壁磨損情況分析7</p><p>　　2.3.3 爐內(nèi)各受熱面磨損情況分析7</p><p>　　2.3.3.1 省煤器磨損情況分析8</p><p>　　2.3.3.2 過熱器磨損情況分析9</p><p>　　2.3.3.3 蒸發(fā)管磨損情況分析9</p><p>　　2.3

15、.3.4 尾部受熱面磨損情況分析10</p><p><b>　　3.4 總結(jié)12</b></p><p>　　第三章 提高75T循環(huán)流化床鍋爐總體效率的途徑12</p><p>　　3.1 鍋爐熱效率的計算12</p><p>　　3.2 改善鍋爐各受熱面磨損提高設備運轉(zhuǎn)率14</p><

16、;p>　　3.2.1 布風裝置磨損的改善14</p><p>　　3.2.2 爐膛水冷壁磨損的改善16</p><p>　　3.2.2.1 防止爐膛下部敷設衛(wèi)燃帶的水冷壁過渡區(qū)的管壁磨損的對策16</p><p>　　3.2.2.2 防止前后墻密相區(qū)水冷壁磨損的對策16</p><p>　　3.2.2.3 防止不規(guī)則管壁磨損的對

17、策18</p><p>　　3.2.3 過熱器、省煤器磨損的改善18</p><p>　　3.2.4 蒸發(fā)管磨損的改善18</p><p>　　3.2.4.1 防止穿墻管磨損的對策18</p><p>　　3.2.4.2 防止彎管部分磨損的對策19</p><p>　　3.2.5 尾部受熱面磨損的改善19&

18、lt;/p><p>　　3.2.5.1 從受熱面結(jié)構(gòu)布置上分析19</p><p>　　3.2.5.2 從煙氣流動特性分析19</p><p>　　3.2.5.3 防止一級省煤器磨損的對策20</p><p>　　3.3 改善鍋爐的結(jié)構(gòu)特性提高鍋爐的燃燒效率20</p><p>　　3.3.1 鍋爐效率的現(xiàn)狀分析及

19、計算20</p><p>　　3.3.2 鍋爐的燃料特性和流化風速對燃燒效率的影響20</p><p>　　3.3.3 改進原煤破碎設備22</p><p>　　第四章 結(jié)論21</p><p><b>　　致謝23</b></p><p><b>　　參考文獻29<

20、/b></p><p><b>　　英文文獻翻譯29</b></p><p><b>　　1：文獻原文29</b></p><p>　　(1)Coal-Fired, Circulating Fluidized-Bed Boilers in Action29</p><p>　?。?）Wh

21、y Build a CFBB to Generate Steam and Electric Power30</p><p><b>　　2：譯文：30</b></p><p>　?。?）燃煤循環(huán)流化床鍋爐運行情況30</p><p><b>　　概述</b></p><p><b>

22、　　背景</b></p><p>　　鍋爐受熱面失效（Boiler Tube Failure，縮寫為BTF）問題（一般也稱為“四管爆漏”問題），在熱電生產(chǎn)中一直被列為第一位的設備事故，同時也是一直制約著鍋爐機組的設備使用率和效率的一大難題，并且曾經(jīng)有28年保持在我國熱電廠事故率第一這個位置上，因此嚴重的影響到了鍋爐的安全生產(chǎn)問題。而國外新機組投產(chǎn)后第一年的平均等效可用率可達90%左右，如美國Gavin

23、電廠#1機組74年投用、Zimmer電廠#1機組91年投產(chǎn)分別達到了92.3%和91.4%。我國沙角B廠兩日本日立制造的350MW機組，在投用運行近10年，至今一共爆管停爐不超過10次。這些機組可用率高固然與煤質(zhì)的符合設計要求和運行人員素質(zhì)高等有關(guān)，但很重要的一個原因就是設備質(zhì)量好。先天的不足，后天的失調(diào)，也是我國許多熱電鍋爐受熱面失效率高的根本原因。</p><p>　　本文對江西化纖化工有限公司（熱電分廠）現(xiàn)

24、有的兩臺中溫分離Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐及一臺高溫絕熱分離Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐。投用以來的使用運行情況（主要是受熱面失效導致設備運轉(zhuǎn)以及鍋爐效率低的情況）進行簡單的分析和研究。江西化纖化工有限公司是一以主要生產(chǎn)聚乙烯醇（PVA）等化工產(chǎn)品的公司。其下主要又分；有機分廠、熱電分廠和動力分廠。其中熱電分廠與動力分廠主要是為有機分廠提供隱形產(chǎn)品（蒸汽、電等）用于有機分廠生產(chǎn)。</p><p>　

25、　江化熱電分廠中的兩臺Circofluid型鍋爐即1#和2#號爐以及一臺Pyroflow型鍋爐即3#爐，這3臺鍋爐都是75/T循環(huán)流化床鍋爐。這里的3臺鍋爐在生產(chǎn)運行所產(chǎn)的高溫蒸汽（蒸汽壓力為5.29MPa，蒸汽溫度為450oC）先帶動兩臺發(fā)電機進行發(fā)電，經(jīng)過發(fā)電機組后的蒸汽（溫度大約在200 oC左右）被送去有機分廠用于PVA的生產(chǎn)。但是其中1#和2#爐自97年投產(chǎn)以來鍋爐的運行工況一直比較差，投產(chǎn)運行不到一年爐膛內(nèi)的主要受熱面就出現(xiàn)

26、了因磨損造成的頻繁爆管導致的鍋爐事故，其后幾年鍋爐也是同樣的經(jīng)常性的出現(xiàn)爆管停爐的現(xiàn)象，甚至1#爐在一年中竟然出現(xiàn)過多達82次的停爐現(xiàn)象，從而造成緊急停爐。嚴重的影響了生產(chǎn)的穩(wěn)定。3#爐于2004年投產(chǎn)，投產(chǎn)之初因風帽的選形以及風道布置等原因出現(xiàn)了不均，造成了鍋爐難以穩(wěn)定運行。并且底料的含碳量偏高，嚴重的影響了鍋爐的燃燒效率。其中1#、2#爐的設計效率為90.33%而它的實際生產(chǎn)效率僅為80%左右，3#爐的運行工況也遠偏離了它的設計工況

27、。</p><p>　　根據(jù)上面的介紹不難發(fā)現(xiàn)江化熱電分廠的75T循環(huán)流化床鍋爐在運行中存在的主要問題（受熱面磨損較為嚴重），這些問題也是造成生產(chǎn)效率不高的一大主要原因。然而，在實際的生產(chǎn)運行中還存在各種其它的因素，使得鍋爐的運行無法達到一個令人滿意的水準。比如煤質(zhì)達不到設計的要求，工作人員的自身操作水準不高等。而至于爐體的本身特性以及鍋爐的輔助設備的不協(xié)調(diào)這對生產(chǎn)的影響就更大了。因此如何對運行狀況進行改進同時又

28、與生產(chǎn)不脫節(jié)，這里就必須加強理論的研究與實際想結(jié)合，使得研究成果能更有效的利用到生產(chǎn)中。</p><p>　　本課題研究工作的主要問題</p><p>　　從上面可以初步的了解江化熱電分廠中3臺鍋爐的基本情況，該廠的 Circofluid型中溫分離和Pyroflow型高溫分離循環(huán)流化床鍋爐，都是我國分別引進芬蘭奧斯龍公司和德國魯奇公司的成熟技術(shù)，但是由于我國對循環(huán)流化床鍋爐研究起步較晚，不

29、管是理論研究還是實際使用上都存在很多的不足，就拿公司現(xiàn)在運轉(zhuǎn)的Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐，它屬于我國引進外國技術(shù)在國內(nèi)優(yōu)化制造的第一代循環(huán)流化床鍋爐，因受當時國產(chǎn)輔助設備的約束，以及對循環(huán)流化床的感性認識的不足，公司當時也沒有關(guān)于這方面的技術(shù)人才，因此在生產(chǎn)過程中僅通過以前對其他類的爐型經(jīng)驗來操作此爐，給鍋爐的健康帶來了很大的傷害。這些也是造成現(xiàn)在鍋爐的實際使用效果不理想，運行工況遠偏離設計工況，嚴重的影響了公司的生產(chǎn)。<

30、;/p><p>　　本文著重對鍋爐運行中受熱面失效現(xiàn)象進行分析探討，參照國內(nèi)外成熟的理論依據(jù)和經(jīng)驗，總結(jié)該廠鍋爐的實際運行、維護經(jīng)驗，在鍋爐實際生產(chǎn)不受影響的前提下，對鍋爐的輔助設備、關(guān)鍵金屬部件、關(guān)鍵部件特別是各受熱面，提出相對較為有效的改進措施，逐步的提高鍋爐的健康狀況，使得鍋爐的設備運轉(zhuǎn)率以及鍋爐的燃燒效率有所改進，從而綜合的提高效率。</p><p>　　目前國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐現(xiàn)狀及發(fā)

31、展</p><p>　　針對循環(huán)流化床鍋爐（英文縮寫為CFBB）的研究，西方國家發(fā)展比較早，我國對循環(huán)流化床鍋爐的研究開始于80年代，從90年代開始逐漸應用與工業(yè)生產(chǎn)中，從90年代末至今得到了廣泛應用。循環(huán)流化床是新一代高效，低污染清潔燃燒技術(shù)。其主要特點在于燃料及脫硫劑經(jīng)過多次循環(huán)，反復地進行低溫燃燒和脫硫反應，爐內(nèi)湍流運動強烈。不但能達到低NOX的排放，90%的脫硫效率和與煤粉爐相近的燃燒效率，而且具有燃料適

32、應性廣，負荷調(diào)節(jié)性能好，灰渣易于綜合利用。因此早工業(yè)生產(chǎn)中得到了迅速的發(fā)展。</p><p>　　國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐的生產(chǎn)現(xiàn)狀</p><p>　　我們知道我國循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展起步較晚。雖然經(jīng)過了多年的發(fā)展研究已經(jīng)取得了很大的成果，但我國許多的循環(huán)流化床鍋爐的使用用戶依然被鍋爐由于存在操作技術(shù)和設備的設計、制造、安裝等方面的原因，使得鍋爐的實際運行中常出現(xiàn)一些問題，致使鍋爐不能正常運行

33、。下面是鍋爐運行中主要出現(xiàn)的問題；</p><p>　?、?鍋爐出力不足；目前 CFBB 存在的主要問題是達不到額定出力。影響出力的因素很多, 主要表現(xiàn)在:①循環(huán)倍率低, 突出的是高溫分離器達不到設計效率。②設計煤種與鍋爐實際燃用煤種差別太大。③鍋爐設計時燃燒份額分配不合理, 或者是運行中燃燒調(diào)整不當, 影響鍋爐物料平衡和熱量平衡,從而影響了鍋爐出力。④鍋爐輔機和配套設備是否適應 CFBB 的特點對鍋爐的影響也很

34、大, 特別是風機的流量和壓頭選擇不當, 必將影響鍋爐出力。</p><p>　?、谀p問題；由于 CFBB 的高顆粒濃度和高運行風速, 鍋爐部件的磨損是比較嚴重的。若分離器效率不高或運行不正常, 還將引起對流受熱面的嚴重磨損。磨損問題分為兩種: 一種是受熱面管子; 另一種是耐磨材料。前者只要控制好煙氣速度就可以避免。后者的磨損在 CFBB 中較為常見, 嚴重磨損區(qū)為分離器入口、分離器旋風筒的入口正對面、分離器出口

35、煙道上部。這都是因為顆粒濃度較高的氣流沖刷很容易造成磨損, 設計和施工中應選用合適的材料。</p><p>　?、鄯蛛x器和回料器問題；分離器存在兩個主要問題: 一是分離效率低; 二是磨損嚴重。目前應用較廣的高溫分離器有旋風分離器和慣性分離器, 尤其以旋風分離器為主。它結(jié)構(gòu)簡單, 壓降低和分離效率高; 而慣性分離器其結(jié)構(gòu)簡單、費用低, 但存在技術(shù)上的問題, 分離效果較旋風分離器差, 在新設計的鍋爐中基本上被淘汰,

36、僅在舊鍋爐改造中應用?；亓掀鞯膯栴}主要是運行可靠性不好, 甚至有堵灰現(xiàn)象?？刂苹亓掀鞣盗纤俣? 是保證 CFBB 穩(wěn)定、高效運行不可忽略的因素。目前, 國內(nèi)大多采用L 型回料器, 其缺點, 料封高度大, 易串風, 不但影響返料量, 而且還影響分離器效率。實踐證明: U 型回料器比 L 型好, 回料量大, 且便于控制, 料封高度不大。</p><p>　　④床面結(jié)焦問題；實際運行中, 因床溫過高導致床面結(jié)焦, 流化

37、燃燒工況被破壞, 影響鍋爐正常運行。引起結(jié)焦的原因有以下幾種:①運行中一次風量太小,低于最小流化風量,使物料不能很好的流化而堆積, 爐膛溫度場改變, 懸浮段燃燒份額下降, 鍋爐出力降低, 若盲目加大進煤量, 會造成爐床超溫而結(jié)焦。②燃料制備系統(tǒng)選擇不當, 燃料級配過大, 粗顆粒份額較大, 造成密相床超溫而結(jié)焦。③在運行中由于風帽損壞, 使局部流化不佳,部分床溫升高導致結(jié)焦。④煤種變化過大, 燃煤揮發(fā)份過低, 爐膛下部密相區(qū)容易產(chǎn)生過多的

38、熱量, 使床層溫度升高而結(jié)焦。</p><p>　　造成這種狀況的原因有設計問題, 也有制造、安裝、運行等方面的問題。這些也是我國現(xiàn)在循環(huán)流化床鍋爐運行中的主要問題。 </p><p>　　國內(nèi)循環(huán)流化床的發(fā)展概況</p><p>　　在我國, 循環(huán)流化床鍋爐（英文縮寫CFBB） 基礎研究、工程應用等均落后于國外。由于近年來國內(nèi) CFBB 市場急劇擴大, 國內(nèi)主要

39、鍋爐廠從市場需求出發(fā), 采用自主開發(fā)、國外引進及引進技術(shù)的消化吸收相結(jié)合的技術(shù)路線, 與著名高校研究所廣泛合作, 結(jié)合實際工作開展研發(fā)工作,總體水平已達到國外 20 世紀 90 年代中期的水平。以下為我國循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展的幾大主要途徑。</p><p>　?、?清華大學潔凈燃燒技術(shù)國家工程研制中心；清華大學跟蹤國際上出現(xiàn)的水冷方型分離器,成功地開發(fā)了具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的水冷異型分離CFBB, 該爐型具有結(jié)構(gòu)緊湊、

40、密封性能好、分離效率高、重量輕、啟動時間短等優(yōu)點, 且也有易于大和大型化生產(chǎn)的潛力等。由清華大學與哈爾濱鍋爐廠合作完成的 440 t/h 超高壓再熱 CFBB (135 MW)已于 2003 年 7 月通過了科技部的驗收。② 浙江大學；率先開發(fā)了下排氣旋風分離器循環(huán)床鍋爐。此爐型在水平煙道與尾部豎井煙道相連接的換向室中布置下排氣旋風分離器, 將水平煙道與尾部豎井煙道整裝為一體, 使鍋爐具有典型的“П”型布置, 具有結(jié)構(gòu)緊湊、深度小、易于

41、大型化等優(yōu)點。③ 國電公司西安熱工研究院；該院是我國引進第 1 臺 100 MW CFB 鍋爐 (四川內(nèi)江高壩電廠) 示范工程的主要技術(shù)支持單位之一, 在 CFB 鍋爐的設計及調(diào)試方面有著豐富的經(jīng)驗。2002 年, 國電熱工研究院和哈爾濱鍋爐廠合作研制的國產(chǎn)第一臺 410 t/h 級 CFBB 在江西分宜投運, 取得了成功。該院還深入細致地研究了國外的外置式換熱器, 并開發(fā)了專利技術(shù)——分流式回灰換熱</p><p&

42、gt;　　目前, 在更大容量方面, 國內(nèi)三大鍋爐企業(yè)合作, 共同引進了 Alstom 公司 1025 t/h(300 MW)容量級 CFBB 的制造技術(shù)。上鍋已在生產(chǎn)的 300 MW 容量級(1 025～1 065 t/h)CFB 鍋爐有 3 臺; 而哈鍋和東鍋也已分別接受了 6 臺 1 025 t/h (300 MW)CFB 鍋爐訂單。由上述可知, 從引進到自行設計制造, 近年來我國 CFBB 發(fā)展迅速, 在 CFBB 大型化方面已取

43、得了可喜的發(fā)展, 與世界水平的差距正在逐步縮小。</p><p>　　江化熱電分廠鍋爐生產(chǎn)現(xiàn)狀與優(yōu)化方案</p><p>　　江西化纖化工有限公司熱電分廠中的3臺循環(huán)流化床鍋爐投用時間較早，特別是1#和2#爐，當時循環(huán)流化床鍋爐作為一種新型的鍋爐，公司內(nèi)部也沒有這方面的技術(shù)人員，從而導致在生產(chǎn)過程中，操作人員僅憑簡單的培訓來進行摸索操作，這不僅給鍋爐自身健康帶來了很大的傷害。同時也是使得現(xiàn)

44、在的生產(chǎn)效率一直提不上去的主要原因。近幾年雖然對鍋爐的操作管理上有了較大的改進，鍋爐工況有所改進（因受熱面等其他原因造成的緊急停爐事故也由以往的每年40次/爐逐步減少到了現(xiàn)在的沒年15次/爐。鍋爐的效率也因此提高了1~2個百分點）。但是鍋爐的總體效率與其設計效率還是存在很大差距的，現(xiàn)在生產(chǎn)中鍋爐的效率也只能達到80%，而其設計的鍋爐效率是在90.33%，在加上設備運轉(zhuǎn)率低下造成鍋爐的總體效率低給生產(chǎn)帶來了很大的影響。</p>

45、<p>　　也正因為在這樣的環(huán)境下，鍋爐結(jié)構(gòu)特性發(fā)生了很大的改變，如鍋爐內(nèi)部各受熱管發(fā)生了很大的錯位，這就造成鍋爐內(nèi)部形成煙氣走廊，從而引起嚴重的磨損現(xiàn)象造成爆管，這是造成鍋爐被迫緊急停爐的一大主要原因，同時鍋爐主體上（保溫、隔熱等結(jié)構(gòu)）發(fā)生了很大的腐蝕現(xiàn)象，使得鍋爐密封性存在很大問題，這也造成了鍋爐的熱效率不高。當然除了這些因種種原因造成的江化熱電分廠現(xiàn)如今生產(chǎn)現(xiàn)狀外，江西化纖化工熱電分廠的這3臺鍋爐同樣也經(jīng)常性的出現(xiàn)現(xiàn)

46、代循環(huán)流化床中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，以下就是江化熱電分廠在生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)的且對生產(chǎn)具有一定影響的各類鍋爐故障引起的生產(chǎn)問題。</p><p>　?、俨硷L裝置的磨損情況；主要使得布風裝置的布風效果不好，影響流化效果，造成局部結(jié)焦。②鍋爐受熱面磨損情況；這里的受熱面包括爐內(nèi)各受熱面管束如各水冷壁。過熱器管束、省煤器管束、蒸發(fā)管束以及尾部受熱面的磨損。這些都是容易造成鍋爐出現(xiàn)爆管事故的原因。③鍋爐運行中底渣、飛灰的含碳量

47、較高。④點火過程的操作比較繁瑣，考慮的問題比較多。⑤冷渣器的排渣狀態(tài)影響了流化床鍋爐的運行可靠性。⑥容易發(fā)生堵煤和床溫不均勻故障。⑦原煤顆粒大小與鍋爐設計要求的顆粒有一定的差距，使得鍋爐的流化效果不佳以及料層、爐膛溫度難已控制。⑧鍋爐的密封存在很大的問題，使得鍋爐熱效率難以提高。</p><p>　　根據(jù)江西化纖化工有限公司熱電分廠中循環(huán)流化床鍋爐自身的特性以及生產(chǎn)的需要，本文以國內(nèi)外成熟的理論依據(jù)以及實際經(jīng)驗為

48、指導，在總結(jié)江化熱電分廠的實際運行、維護經(jīng)驗對鍋爐的輔助設備、關(guān)鍵金屬件、關(guān)鍵部位提出以下改善方案。主要從兩個方面對鍋爐進行優(yōu)化；一方面減少鍋爐受熱面的磨損，提高鍋爐設備運轉(zhuǎn)率。另一方面改善鍋爐的流化特性，調(diào)整運行降低鍋爐底渣、飛灰含碳量，提高鍋爐燃燒效率。從而達到綜合優(yōu)化的目的。具體的實施方案又分為以下幾個方面；</p><p>　?、?以工廠鍋爐的實際為依據(jù)，根據(jù)有利的理論經(jīng)驗，確定易磨損的部位，采取加蓋防磨

49、瓦、防磨涂層的措施改善鍋爐的磨損情況。② 改進循環(huán)灰系統(tǒng)，使之調(diào)節(jié)床溫后多余的循環(huán)灰直接送入除塵設備，從而降低尾部受熱面所處區(qū)域的煙氣濃度。③ 改進原煤破碎設備，使原煤粒徑接近設計要求達到兼顧優(yōu)化流化和降低煙氣流走的目的，從而有利于減小受熱面的磨損提高燃燒效率。④ 改進風帽結(jié)構(gòu)，使料層充分流化有利于提高燃燒效率。⑤ 合理使用混煤，提高資源的利用和鍋爐的燃燒效率。</p><p><b>　　本課題的目的

50、與意義</b></p><p>　　1.5.1 本課題的目的</p><p>　　根據(jù)江西化纖化工有限公司（熱電分廠）的3臺循環(huán)流化床鍋爐的實際生產(chǎn)情況，前面也已經(jīng)對鍋爐運行中常出現(xiàn)的問題做了一個簡單的總結(jié)，本著對這些長期捆擾公司鍋爐生產(chǎn)效率的問題，主要以國內(nèi)外現(xiàn)有的比較成熟的理論依據(jù)以及他們的生產(chǎn)經(jīng)驗，從循環(huán)流化床鍋爐的氣固兩相流動特性以及循環(huán)流化床鍋爐的燃燒機理和傳熱、傳質(zhì)

51、機理來分析鍋爐受熱面磨損情況嚴重以及料層流化不充分造成的燃燒不充分的原因，提出一個標本兼治的方法，解決鍋爐或因機組的運轉(zhuǎn)率不高或鍋爐的熱效率不高問題，使鍋爐的運轉(zhuǎn)率與鍋爐的熱效率在可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)達到一個合理的優(yōu)化點，也就是說在改善鍋爐的防磨性提高鍋爐設備運轉(zhuǎn)率的同時鍋爐的熱效率也能達到一合理的要求。這樣在提高了鍋爐設備運轉(zhuǎn)率和鍋爐熱效率的同時也使得它們處在一個較好的結(jié)合點，從而提高鍋爐的綜合效率改善生產(chǎn)情況。</p><

52、;p>　　1.5.2 本課題的意義</p><p>　　本課題的目的主要是解決江化熱電分廠鍋爐機組出現(xiàn)的幾個典型問題，它的主要目的還是為了更好的生產(chǎn)，而對于這次課題的探討研究的意義，一方面可根據(jù)公司的實際生產(chǎn)出現(xiàn)的許多問題以及檢修過程中經(jīng)驗心得，提出一個有效的改進措施，希望能在循環(huán)流化床鍋爐方面給其他用戶提供一點參考。另一方面我國在循環(huán)流化床這一領(lǐng)域雖然起步較晚，但是在近十幾年里關(guān)于對循環(huán)流化床鍋爐的研究開

53、展了不少，也取得了不少的研究成果，然而對于鍋爐出現(xiàn)的問題中較為系統(tǒng)研究的比較少，這一般也與研究條件的限制有關(guān)。特別是在實際的生產(chǎn)中，它需要的是能使生產(chǎn)得到改善，在生產(chǎn)過程中能夠明顯的表現(xiàn)出來，這就在一定的程度上造成了研究與生產(chǎn)二者之間脫節(jié)，因此，研究工作必須加強與實際相結(jié)合，使得研究成果能夠更好的利用與生產(chǎn)中。</p><p>　　75T循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)特性與各受熱面磨損情況分</p><

54、p>　　本文主要是對江西化纖化工有限公司熱電分廠的兩臺75T循環(huán)流化床鍋爐即1#、2#爐進行研究分析。這兩臺鍋爐是96年開始投建，98年正式運行的兩臺中溫分離Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐。</p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展至今已有多種不同的流派和形式。其中最有代表性的是芬蘭奧斯龍（Ahlstrom）公司的Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐，德國魯奇（Lurgi）公司的循環(huán)流化床鍋爐，美國迪特利（

55、battelle）的多固體循環(huán)流化床鍋爐以及德國Babcock公司的Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐。</p><p>　　但不管是Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐還是Lurgi型循環(huán)流化床鍋爐都存在幾個不足之處，①采用的都是高溫絕熱旋風分離器，分離器入口煙氣溫度到達900oC以上，為了適應高溫運行環(huán)境的需要分離器最內(nèi)層為100~150mm厚的耐高溫耐磨材料，中間一層為200~300mm厚的絕熱保溫材料，最外

56、一層為分離器的護板。按一般的要求護板的溫度不應超過50oC，這樣必然造成整個循環(huán)灰的分離、返料系統(tǒng)龐大，增加鍋爐的制造以及建廠投資的成本。并且在使用有些煤種容易在分離器以及返料系統(tǒng)發(fā)生二次燃燒的現(xiàn)象而造成結(jié)焦，影響鍋爐的正常運行，同時分離器以及返料系統(tǒng)中的耐磨耐高溫的澆注料太厚勢必影響鍋爐的啟動速度，以及負荷的變化速度。增加了啟動、負荷變化的遲緩性。稍有操作不當就會造成澆注料的開裂、坍塌，造成整個返料系統(tǒng)癱瘓迫使鍋爐減負荷或停爐。②Py

57、roflow型循環(huán)流化床鍋爐及Lurgi型循環(huán)流化床鍋爐采用的均是高流速勢必會加速了分離器以及受熱面的磨損。</p><p>　　為了彌補Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐及Lurgi型循環(huán)流化床鍋爐這兩方面的不足，德國Babcock公司提出自己設計的Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐，目的是繼續(xù)發(fā)揮循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率高和燃料適應性廣的特點，同時避免采用結(jié)構(gòu)復雜，能耗大的高溫旋風分離器，并克服床內(nèi)流速較高而引

58、起的磨損及耗能大的缺點。</p><p>　　Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐特點是；爐子下部是湍流流化床，并且在密相區(qū)不布置埋管受熱面，一次風與二次風的比例是6%和4%。一次風通過床下燃燒器以及布風板進入爐膛，流化床料為底料提供足夠量的空氣和動力，二次風為滿足理論空氣量的要求而設置，用以保證爐膛出口氧量在3.5%以促使CO的燃盡，提高燃燒效率減少機械未完全燃燒損失。懸浮段中氣流速度為3~4m/s，以保證顆粒

59、有足夠的時間停留在爐膛以促進煤的燃盡。從而有利于磨損的減少。二次風以上的爐膛內(nèi)按照煙氣走向，依次布置了屏式過熱器、管式過熱器、蒸發(fā)受熱面、省煤器。經(jīng)過這些受熱面的傳熱后，煙氣溫度降為400oC以下，進入分離器在這種溫度環(huán)境下的分離器以及返料系統(tǒng)完全可以采用50~75mm的耐磨磚代替高溫絕熱旋風分離器中厚度高達400mm的耐磨絕熱層，護板外層在采用外保溫，這樣的結(jié)構(gòu)顯得尤為緊湊。此外由于采用了較低的循環(huán)倍率，懸浮段中固體顆粒濃度也較底，這

60、樣可減少阻力損失。</p><p>　　2.1 循環(huán)流化床鍋爐的主要結(jié)構(gòu)特性 </p><p>　　圖1-1 Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)簡圖</p><p>　　煤斗；2—石灰石斗；3—高溫過熱器；4—低溫過熱器；5—高溫省煤器；6—床層；</p><p>　　7—二次風；8— 一次風；9—爐膛；10—中溫旋風分離器；1

61、1—固體物料回送裝置；</p><p>　　12—低溫省煤器；13—空氣預熱器；14—送風機；15—布袋除塵器：16—引風機；17—流化床排渣管；18—分離器排灰管；19—除塵器排灰管；20—汽包；21—屏式過熱器；</p><p><b>　　22—煙囪；</b></p><p>　　江西化纖化工有限責任公司因生產(chǎn)需要于96年建設安裝了兩臺中

62、溫分離循環(huán)流化床鍋爐，該型鍋爐是國內(nèi)鍋爐制造廠家引進美國瑞麗公司的技術(shù)生產(chǎn)的Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐。此循環(huán)流化床鍋爐在我廠于98年初正式投入生產(chǎn)，在短短的一年內(nèi)就陸續(xù)多次的出現(xiàn)爐管破裂現(xiàn)象，造成被迫的緊急停爐。給生產(chǎn)的穩(wěn)定性帶來了嚴重的影響，經(jīng)過對破管位置的分析，發(fā)現(xiàn)爐管磨損嚴重，由此得知爐管破裂主要是因為爐管被嚴重磨損變薄后強度急劇下降而造成的破管，為了更有利與分析爐管磨損嚴重的原因，先把該鍋爐的結(jié)構(gòu)，性能介紹如下。 &

63、lt;/p><p>　　2.1.1 Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)性能 </p><p>　　鍋爐為室內(nèi)布置，由前部及后部兩個豎井組成。前部豎井為懸吊結(jié)構(gòu)，四壁由膜式水冷壁組成，自下而上依次為一次風室、濃相床、懸浮段、蒸發(fā)管、高低溫過熱器及高溫省煤器，尾部豎井采用支承結(jié)構(gòu)，布置低溫省煤器及管式空氣預熱器，兩豎井之間由兩個并列的旋風分離器相連通，分離器下部接回送裝置，及灰冷卻器，燃燒

64、室及分離器內(nèi)部均設有防磨、耐高溫內(nèi)襯，前部豎井采用敷管爐墻，后部豎井采用輕型爐墻，后部豎井采用輕型爐墻，由八根型鋼柱承受鍋爐全部的重量。</p><p>　　鍋爐采用床下點火，分級燃燒，一次風率為50%，正常運行時密相區(qū)為湍流床，床溫始終控制在860oC左右，這樣既有利于石灰石與燃料中的硫發(fā)生反應，達到最佳的脫硫效果，有造成了低溫缺氧的燃燒環(huán)境，降低了NOx的生成量，在這一區(qū)域，燃料中大部分熱量被釋放，未燃盡的碳

65、顆粒進入懸浮段，在二、三次風造成的氧化區(qū)內(nèi)繼續(xù)燃盡，懸浮段煙氣溫度可達980oC左右。</p><p>　　高溫煙氣夾帶著固體顆粒向上依次經(jīng)過蒸發(fā)管、高低溫過熱器和高溫省煤器管束，80%的熱量被吸收，煙氣溫度被降至400oC后進入旋風分離器出來的煙氣流經(jīng)尾部豎井，熱量被低溫省煤器和空氣預熱器吸收，煙氣溫度下降到140oC后排出鍋爐。</p><p>　　鍋爐采用干式出灰，灰的排放有三個途徑

66、，一是通過密相區(qū)底部的排渣管，經(jīng)水冷螺旋出渣機排放，二是通過分離器下部的灰冷卻器排放，三是作為飛灰被除塵器收集排放。</p><p>　　2.1.2 鍋爐技術(shù)經(jīng)濟指標</p><p><b>　　鍋爐規(guī)范；</b></p><p><b>　　設計燃料及石灰石；</b></p><p><b&

67、gt;　　燃料粒度要求</b></p><p><b>　　石灰石成分</b></p><p>　　CaCO3 (98%) MgCO3(2.5%) 不反應物（8.0%） H2O（0.5%） </p><p><b>　　石灰石粒度</b></p><p>　　最大不超過

68、2mm；其中50%應小于0.2mm</p><p><b>　　技術(shù)參數(shù)；</b></p><p><b>　　主要尺寸及數(shù)據(jù)；</b></p><p>　　2.2 目前鍋爐生產(chǎn)運行中主要存在的技術(shù)問題</p><p>　　根據(jù)前面的介紹不難發(fā)現(xiàn)，江化熱電分廠的兩臺Circofluid型循環(huán)流化床

69、鍋爐在生產(chǎn)過程中主要存在的技術(shù)問題就是爐壁和各受熱面磨損以及入爐煤顆粒度問題。這些是在生產(chǎn)過程中影響生產(chǎn)穩(wěn)定進行的主要原因。在這里可以根據(jù)Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐的工作特性以及煙氣顆粒的分布、受力和運動規(guī)律來分析為什么會出現(xiàn)這些問題。</p><p>　　2.2.1 Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐的工作特性</p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐在燃燒方面與傳統(tǒng)的煤粉爐、鏈條

70、爐存在顯著的不同，循環(huán)流化床的燃燒區(qū)分兩大區(qū)域，下部的密相區(qū)和上部的稀相區(qū)，密相區(qū)空隙很小，它起到穩(wěn)定床溫的作用是為煤的燃燒提供著火源，為保證床溫的穩(wěn)定以及煤的穩(wěn)定燃燒，密相區(qū)的料粒始終處于流態(tài)化狀態(tài)，這也是循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定運行的前提條件。</p><p>　　流態(tài)化過程；當流體（空氣）向上流過顆粒層時，其運動狀態(tài)是變化的。流速較底時顆粒靜止不動，流動只在顆粒之間的縫隙中通過。當流速增加到某速度之后，顆粒不在由

71、分布板所支持，而全部由流動的摩擦力所承托。此時，對于單個顆粒來講，它不再依靠其它鄰近顆粒的接觸而維持它的空間位置，相反在失去以前的機械支承后每個顆粒可在床層中自由運動，就整個床層而言具有許多類似流體的性質(zhì)，這種狀態(tài)就被稱為流態(tài)化。顆粒床層從靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲬B(tài)化時的最底速度，稱為臨界流化速度。為了保證循環(huán)流化床鍋爐的正常進行，從布風床底部通過風帽進入爐膛的一次風必須達到一定的風速才能使底料達到臨界速度。</p><p&

72、gt;　　2.2.2循環(huán)流化床床料顆粒在流化床內(nèi)的運動規(guī)律。</p><p>　　流化床燃燒過程中煤粒以及床料均是分散相，尺寸有大有小且形狀各異，加之煤粒進入高溫流化床層后的破碎、揮發(fā)份釋放、著火所致的變質(zhì)量運動現(xiàn)象。因此顆粒受力情況復雜，這也導致了床內(nèi)顆粒復雜的運動規(guī)律，下面對床內(nèi)顆粒作個簡單分析。</p><p>　　2.2.2.1顆粒在流化床內(nèi)主要受到以下作用力；</p>

73、<p>　　<一> 運動時的阻力</p><p>　　阻力公式: FD=0.22 πRp ρ|Vg—Vp|( Vg—Vp)</p><p>　　VP : 顆粒速度 Vg : 流體速度 </p><p>　　RP : 顆粒球形半徑 ρ : 流體密度</p>&l

74、t;p>　　從以上公式可見顆粒運動時阻力與顆粒大小，流體與顆粒相對速度的平方成正比，當然實際的兩相流中顆粒所受阻力還與流體的性質(zhì)等因素有關(guān)。</p><p><b>　　<二> 重力與浮力</b></p><p>　　顆粒所受重力； FG=1/6πdp3ρ粒g</p><p>　　流體施加在顆粒上的浮力； F

75、A=1/6πdp3ρ氣g</p><p>　　dp : 顆粒直徑 ρ粒 : 顆粒密度 ρ氣 : 氣體(流體)的密度 </p><p>　　<三> 顆粒旋轉(zhuǎn)向上的升力</p><p>　　顆粒旋轉(zhuǎn)主要來自于;①爐膛內(nèi)風速梯度的存在使沖刷顆粒力量不均勻②顆粒形狀不規(guī)則造成受力不均勻③煤粒之間的相互碰撞\摩擦</p><

76、;p>　　顆粒在受到以上主要的力的作用，而決定其運動規(guī)律，實際運行中當一次風量較小的時，料層顆粒與流體之間相對摩擦產(chǎn)生的上升力小于自身重力時，床層處于固定狀態(tài)，只有當一次風量大于某一值時（臨界風量值），上升力則克服重力和阻力的作用而使燃料層開始類似與液體一樣向上翻滾。這種狀態(tài)也就是前面循環(huán)流化床工作原理時提到的流化狀態(tài)。這種流化狀態(tài)為循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定燃燒提供了前提條件。</p><p>　　2.2.2.2

77、煙氣顆粒在流化床內(nèi)分布規(guī)律</p><p>　　通過對床內(nèi)顆粒受力分析，浙江大學岑可法等對顆粒在循環(huán)流化床上部運動規(guī)律進行了研究，結(jié)果表明顆粒被流化后，小顆粒隨氣流上升，同時顆粒碰撞又會向下運動，使得總體運動趨勢是向下。因為在重力和碰撞等產(chǎn)生的阻力作用下，大顆粒的運動情況與小顆粒不同，一些大顆粒上升到一定高度后就趨于下落，所以床內(nèi)存在大量顆粒往返。這也是循環(huán)流化床鍋爐區(qū)別與其他鍋爐的一大特征。同時也有研究表明在二

78、次風以上的區(qū)域（主要受熱面布置在此區(qū)域）爐膛徑向顆粒分布規(guī)律為：①從爐膛中心開始沿徑向煙氣顆粒濃度分布越來越密，②煙氣流速從爐膛中心開始沿徑向越來越小，③煙氣顆粒在徑向某個點開始由原來的向上運動轉(zhuǎn)成向下運動。從以上爐膛徑向顆粒分布規(guī)律可見在爐膛四周水冷壁附近顆粒主要以向下運動為主，并且顆粒濃度大，床內(nèi)顆粒運動規(guī)律為受熱面的防磨提供了有利依據(jù)。</p><p>　　了解到了床內(nèi)床料的運動規(guī)律后，就不難分析出為什么C

79、ircofluid型循環(huán)流化床鍋爐會出現(xiàn)種種的磨損問題。而這些也就是造成生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的許多技術(shù)上的問題。</p><p>　　2.3 鍋爐受熱面磨損情況分析統(tǒng)計 </p><p>　　根據(jù)江西化纖化工熱點分廠近5年的實際生產(chǎn)情況以及鍋爐的檢修報表可知鍋爐因各種原因造成的非正常停爐次數(shù)。這里面主要的原因也是本文所要介紹的因各受熱面磨損失效造成的停爐。</p><

80、;p>　　江化熱點分廠1#鍋爐停爐統(tǒng)計</p><p>　　下面就具體的分析鍋爐個中的各種磨損現(xiàn)象，找出相對合理的解決辦法，對鍋爐的運行工況進行改善。</p><p>　　2.3.1 布風裝置磨損情況分析</p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐的布風裝置主要起到均勻流化料層的作用，鍋爐是否能正常運行很大程度上取決于布風裝置布風的均勻性，否則會造成局部結(jié)焦，迫使鍋

81、爐停止運行。</p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐布風裝置的磨損主要有兩種情況；①風帽的磨損，其中風帽磨損最嚴重的區(qū)域發(fā)生在下渣口附近，其原因主要是由于較高顆粒濃度的循環(huán)物料以較大的平行于布風板的速度風量沖刷風帽。該廠的風帽為帶有帽頭的柱狀風帽，從運行、檢修的記錄來看，下料口風帽磨損得最為嚴重，基本上半年就需要更換一次。其他部位也僅僅連續(xù)使用一年左右，就開始出現(xiàn)流化不均勻，造成床內(nèi)局部因流化不充分而結(jié)焦，這也是造成

82、事故停爐的主要因素之一。②布風裝置磨損的另一種情況是風帽小孔的擴大，這種情況也發(fā)生在鼓泡流化床鍋爐中，這類磨損將改變布風特性，同時造成固體物料漏至風室，這種現(xiàn)象在該廠的Circofluid型和Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐中都有出現(xiàn)。 </p><p>　　2.3.2 爐膛水冷壁磨損情況分析</p><p>　　水冷壁管的磨損是循環(huán)流化床鍋爐中與材料有關(guān)的最嚴重的問題，爐內(nèi)水冷壁的磨

83、損可分為以下幾種情況；爐膛衛(wèi)燃帶與水冷壁過度區(qū)管壁的磨損、蒸發(fā)管的穿墻管處水冷壁管的磨損、前后墻密相區(qū)水冷壁管的磨損。</p><p>　?、?爐膛下部敷設衛(wèi)燃帶與水冷壁過度（交界）區(qū)的管壁磨損；大多數(shù)早期設計的循環(huán)流化床鍋爐燃燒和吸熱是分開的，也就是說整個爐膛敷設耐火材料，吸熱主要是在對流煙道和外置換熱床中完成的。對這些循環(huán)流化床而言，水冷壁的磨損問題不大，但后來設計的循環(huán)流化床鍋爐在爐膛的四周布置了大量的水冷

84、壁，它包括顆粒濃度大的密相區(qū)，該廠使用的Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐衛(wèi)燃帶終止于蒸發(fā)管下部，此處的磨損在該廠也發(fā)生過，但不及Pyropower型循環(huán)流化床鍋爐明顯，象該廠使用的Pyropower行循環(huán)流化床鍋爐因為衛(wèi)燃帶與水冷壁管過渡（交界）區(qū)處于密相區(qū)，所以磨損相對來說比較厲害。</p><p>　　根據(jù)有關(guān)資料顯示，這類磨損的機理主要有兩個方面；一是在過渡區(qū)由于沿壁面下流的固體物料與爐內(nèi)向上運動的固體

85、物料運動方向相反，因而在局部產(chǎn)生渦流；另一個原因是沿爐膛壁面下流的固體物料在交界區(qū)域產(chǎn)生流動方向的改變，因而對水冷壁產(chǎn)生沖刷。</p><p>　　② 蒸發(fā)管穿墻管處水冷壁的磨損</p><p>　　此處水冷壁管的磨損在該廠的Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐上表現(xiàn)得十分突出，每年因為此處磨損破管停爐發(fā)生次數(shù)將近2~3次。此處的磨損示意圖；</p><p>　　根

86、據(jù)前面的床內(nèi)顆粒運動分布規(guī)律可知，因大量的顆粒貼著水冷壁往下流動，并且在穿墻管處加速，從而加劇了此處水冷壁管的磨損。</p><p>　?、?前后墻密相區(qū)水冷壁管的磨損</p><p>　　因為前后墻密相區(qū)的水冷壁敷設了耐火材料，所以一旦耐火材料因磨損熱脹冷縮等原因發(fā)生脫落后此處的水冷壁管磨損將發(fā)展得十分迅速。這主要是其結(jié)構(gòu)造成的。磨損示意圖如下； </p><p>

87、;　　垂直的水冷壁管不容易磨損，而與煙氣流向不平行的水冷壁管磨損情況則相當嚴重，主要是因為煙氣中的灰粒存在大量的返流造成的。</p><p>　?、?不規(guī)則管壁的磨損</p><p>　　不規(guī)則管包括爐墻開孔處的彎管、管壁上的焊接縫等，其中也包括穿墻管以及爐內(nèi)的測試元件（如熱電偶等）。運行經(jīng)驗表明即使很小的幾何尺寸的不規(guī)則也會造成局部的嚴重磨損。示意圖如下；</p><

88、p>　　特別是爐墻開孔處的水冷壁彎管，在幾乎所有已投運的循環(huán)流化床鍋爐中，絕大多數(shù)的鍋爐都在爐膛爐墻開孔處的彎管區(qū)域發(fā)生了程度不同的磨損，其中開孔上部的彎管磨損較輕，而開孔下部的彎管則磨損比較嚴重。</p><p>　　另一個磨損區(qū)域是發(fā)生在對接水冷壁的焊縫處，磨損首先發(fā)生在焊縫的上部，在這種情況下焊縫磨平以后磨損既終止，而另一種情況下，焊縫上面的管子也發(fā)生磨損，這類磨損現(xiàn)象在爐膛的濃相區(qū)較為嚴重，對于用于

89、測試溫度的熱電偶，為了測得爐內(nèi)真實溫度而必須有足夠的熱電偶插入深度，這樣插入熱電偶后會對局部的流動特性造成較大的擾動，因而會造成熱電偶護套或鄰近水冷壁管的磨損。</p><p>　　2.3.3爐內(nèi)各受熱面的磨損情況分析</p><p>　　前面在爐型結(jié)構(gòu)的介紹中已提到過，Circofluid型循環(huán)流化床在爐膛內(nèi)，布置了屏式蒸發(fā)受熱管即蒸發(fā)管，蛇形管形式的受熱面包括高溫過熱器、低溫過熱器、高

90、溫省煤器。</p><p>　　2.3.3.1 省煤器磨損情況分析</p><p>　　高溫省煤器的磨損主要集中在彎頭處，運行中發(fā)生磨損原因破管的90%以上是發(fā)生在彎頭處，特別是發(fā)生在后墻的彎頭處，這是因為后墻是煙氣從爐膛流入全部受熱面的轉(zhuǎn)彎處，這也是結(jié)構(gòu)原因造成的，同時Circofluid型循環(huán)流化床是從爐膛的后墻給煤的，所以靠近后墻的煙氣中的灰濃度要偏高，所以靠近后墻的彎頭磨損比較嚴

91、重。</p><p>　　2.3.3.2 過熱器磨損情況分析</p><p>　　過熱器的磨損與常規(guī)鍋爐受熱面的磨損機理和部位差不多，主要集中在彎頭處。水平直管的磨損相對來說比較小，主要是因為過熱器管排不高，加上蒸發(fā)管作為支持管，從而起到了固定管排的作用，管排不容易錯位，從而避免了煙氣走廊的形成。穿墻管布置示意圖如下；</p><p>　　經(jīng)過幾年的使用，從檢修記

92、錄來分析高溫過熱器的磨損主要發(fā)生在穿墻管處，因為蒸發(fā)管和過熱器管是交叉布置的。此類結(jié)構(gòu)彎管部分明顯處于兩管排中間的加速區(qū)內(nèi)，所以彎管部分的磨損相當嚴重，此部分的磨損破壞現(xiàn)象在該廠的運行中表現(xiàn)得十分突出，多次造成事故停爐。同時因貼壁流動的存在在穿墻管背風面也有明顯的磨損跡象。</p><p>　　2.3.3.3 蒸發(fā)管磨損情況分析</p><p>　　蒸發(fā)管布置結(jié)構(gòu)示意圖如下；</p

93、><p>　　此蒸發(fā)管受熱面分成兩大組，對稱布置在爐膛前、后墻。每組共有61排，每一排由1、2、3、4個蒸發(fā)管組成，按設計要求1、2、3、4根蒸發(fā)管在上下垂直方向應該保持在同一個垂直面上，但在受熱狀態(tài)下由于熱脹的差異以及對稱兩組管排受熱而相互擠壓，使得四根受熱管發(fā)生嚴重的錯位，難以保持在同一垂直面上，從而形成了煙氣走廊加速了受熱面的磨損。蒸發(fā)管磨損最嚴重的部位，主要集中在穿墻管的位置，以及彎管部分，如上圖所示。<

94、;/p><p>　　2.3.3.4 尾部受熱面磨損情況分析</p><p>　　尾部受熱面的磨損主要是指低溫省煤器的磨損。Circofluid型鍋爐尾部煙道受熱面的布置以及煙氣對受熱面的沖刷方式與煤粉爐相似，但磨損程度遠大于煤粉爐，主要有以下幾個原因；①因流化床鍋爐特有的燃燒方式，所以理論要求的入爐煤平均粒徑基本上是煤粉爐的幾十倍。根據(jù)有關(guān)研究機構(gòu)對飛灰的分析研究表明，進入尾部煙道的灰顆粒0

95、.1~0.2mm大小的占50%以上，可見基本上是煤粉爐飛灰粒徑的幾十倍甚至更高。②在燃燒劣質(zhì)煤時，Circofluid型鍋爐分離器會發(fā)生明顯的二次夾帶，以及分離器實際分離效率低于設計值，兩種情況都會增加尾部煙道中煙氣的灰濃度。③循環(huán)流化床鍋爐要求入爐煤粒徑dp<1.0mm，但因為我國流化床鍋爐發(fā)展較晚，現(xiàn)有的煤破碎裝置出煤粒度偏大設計值，在這種情況下為了保證床料的充分流化，大部分用戶都采取提高一次風量的運行，特別是在燃用低值煤時，

96、為了達到較理想的燃燒效率，鍋爐實際運行中爐膛過剩空氣系數(shù)遠大于設計值要求的1.2~1.3而達到了1.5以上，同時尾部煙道又是處于煙氣加速區(qū)，這必然會加大煙氣的流速。以上三點都必然加大了尾部受熱面的磨損。并且通過這幾年的運行、檢修記錄分析，尾部受熱面的低</p><p>　　尾部受熱面的磨損還包括尾部空氣預熱器的磨損，空氣預熱器的磨損部位主要集中在兩個地方；⑴靠近煙道護板的排管。⑵空氣預熱器管箱的最上面一層。<

97、;/p><p><b>　　3.4 結(jié)論</b></p><p>　　前面已經(jīng)介紹了Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐受熱面的磨損分布。為了提出合理的防磨措施，下面從以下幾個方面來分析影響各個受熱面磨損的原因。</p><p>　　一：循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)物料總體循環(huán)形式的影響；在循環(huán)流化床鍋爐中，受熱面的磨損與流經(jīng)其表面的固體物料的運動形式密切相

98、關(guān)，而且與循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)物料總體的循環(huán)形式有關(guān)。爐內(nèi)物料總體循環(huán)形式由鍋爐系統(tǒng)的幾何形狀和各種射流所決定，這些射流包括布風板送入的一次風，爐膛中部送入的二次風和三次風，燃料給入、石灰石給入以及循環(huán)物料流等。</p><p>　　不管是Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐還是Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐它們鍋爐系統(tǒng)的幾何形狀以及配風方式和燃料、石灰石給入方式基本上是相似的，對循環(huán)流化床鍋爐受熱面磨損影響最大的

99、因素是物料的循環(huán)方式，目前循環(huán)流化床鍋爐有兩種常見的爐內(nèi)總體氣固流動形式；一種是單側(cè)回料，另一種是雙側(cè)回料，兩種結(jié)構(gòu)示意圖如下所示； </p><p>　　循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的總體氣固流動示意圖</p><p>　　由此我們也可以推得其受熱面的磨損情況也是差別很大的，因為我們目前使用的Circofluid型和Pyroflow型鍋爐的回料均是單側(cè)回料。單側(cè)回料循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)物料總體流動形

100、式及磨損區(qū)域示意圖如下；</p><p>　　從示意圖可見循環(huán)物料的轉(zhuǎn)彎處大顆粒發(fā)生了偏析，因而使得圖中陰影部分的磨損較為嚴重，從爐內(nèi)的總體氣固流動形式來看，爐膛內(nèi)衛(wèi)燃帶與爐膛水冷壁過渡區(qū)域水冷壁管的磨損并不是由于向上流動的固體物料造成的而是存在較高濃度的大顆粒固體物料可傳遞給沿爐墻向下流動的物料流。</p><p><b>　　二：運行參數(shù)的影響</b></p

101、><p>　?、?煙氣流速的影響；根據(jù)有的資料研究表明，煙氣對金屬的沖蝕量E和煙氣速度μg之間存在以下關(guān)系；即E∝μgn，其n值的大小與灰粒的性質(zhì)、濃度和粒度等因素有關(guān)。有的學者作過研究得出的結(jié)果是n>3。在煙氣流速9~40m/s的范圍內(nèi)n=3.3~4.0?？傊疅煔饬魉僭酱?，n值就越大。即對鍋爐受熱面的磨損量越大。</p><p>　　⑵ 氣流湍流強度的影響；湍流強度對顆粒沖蝕磨損的影響

102、在研究領(lǐng)域發(fā)展比較晚，一般以為隨著湍流強度的增加，顆粒對壁面的撞擊頻率會下降，同時壁面的磨損量也隨著湍流強度的增大而減少。也就意味著煙氣湍流強度越大，顆粒的湍流擴散作用力強，致使一部分本來應和壁面碰撞的顆粒受湍流脈動的影響而遠離壁面，從而受熱面的沖蝕磨損量也隨之而減少。</p><p>　?、?煙氣溫度的影響；如果飛灰顆粒溫度低于軟化溫度，則溫度變化將不影響其硬度，也就不影響灰粒的外形，也就是說飛灰本身的磨損性能

103、基本上不隨煙氣溫度的變化而有所改變，但是煙氣溫度的變化將影響到受熱面管壁溫度Tw，管壁溫度的變化將在很大程度上影響到金屬材料的機械強度，管壁溫度對金屬材料表面影響為；①Tw低于露點時將產(chǎn)生酸腐蝕，這種情況主要發(fā)生在尾部受熱面，特別是低溫省煤器和空氣預熱器。②在室溫條件并有氧氣存在時，表面出現(xiàn)氧化膜，主要由r——Fe2O3 組成，或由r——Fe2O3及20% Fe3O4和80% Fe2O3的混合物組成。③在80~120oC壁溫范圍內(nèi)氧化膜

104、由r——Fe2O3組成。④250oC≧TW≧130oC時，氧化膜由a——Fe2O3組成。⑤300oC≧TW≧250oC時，氧化膜的a——Fe2O3出現(xiàn)磁化。⑥350oC≧TW≧300oC時，氧化膜分別由兩層a——Fe2O3及Fe3O4組成，在兩層之間由一很薄的r——Fe2O3層相隔開。⑦隨著Tw在升高，這些氧化層的相互厚度將產(chǎn)生變化。</p><p>　　金屬壁面的耐磨性與壁面氧化膜的厚度及其硬度有著密切的關(guān)系，

105、通常由三層所組成的氧化膜和空氣接觸的最外層為Fe2O3該層很薄，中間層為Fe3O4，而內(nèi)層為FeO。其各層的硬度分別為Fe2O3——11450MPa，F(xiàn)e3O4——6450 MPa，F(xiàn)e3O4——5500MPa。而管材金屬硬度為1400 MPa?？梢娧趸μ岣呤軣崦娴目鼓p性起到很大的作用。因此，磨損隨壁溫的是由這些氧化層的組合所產(chǎn)生的，當煙速不高時，飛灰顆粒只能把管壁外的腐蝕物沖刷掉，只有當煙速大于某一個臨界速度后，飛灰顆粒的撞擊塑