蘇春巖

摘要：大型CFB鍋爐燃燒劣質(zhì)煤時(shí)，大量物料和煙氣混合攪拌形成的渦流連續(xù)沖刷爐膛水冷壁管，造成水冷壁管磨損嚴(yán)重，時(shí)常發(fā)生水冷壁管磨損減薄、爆管泄漏，機(jī)組非停，電廠經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電有限公司兩臺(tái)1058t/h鍋爐由東方鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界、一次中間再熱循環(huán)流化床鍋爐。鍋爐自168小時(shí)試運(yùn)以來(lái)，水冷壁管磨損減薄嚴(yán)重，嚴(yán)重影響鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。公司技術(shù)人員通過(guò)大量的爐內(nèi)摸排檢查，已掌握爐內(nèi)水冷壁磨損嚴(yán)重區(qū)域。

關(guān)鍵詞：CFB鍋爐，受熱面渦流削減技術(shù)，300MW鍋爐，防磨，防爆

引言

由于循環(huán)流化床（CFB）鍋爐具有的燃燒效率高，煤種適應(yīng)性廣，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，就是一種“變害為利、變廢為寶”，解決煤矸石最好的途徑，而備受青睞，在我國(guó)熱電行業(yè)得到了迅速的推廣使用。但是CFB鍋爐的磨損問(wèn)題比較突出，嚴(yán)重制約了該爐型長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。另外，現(xiàn)有的噴涂、防磨梁等傳統(tǒng)的防磨技術(shù)，使用周期短、易失效等防磨效果均不理想，同時(shí)也對(duì)鍋爐熱效和負(fù)荷帶來(lái)一些負(fù)面影響，嚴(yán)重影響鍋爐生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

防渦流技術(shù)，與傳統(tǒng)防磨技術(shù)不同，是通過(guò)在爐膛受熱面裝設(shè)導(dǎo)熱型防磨格柵板，形成網(wǎng)格防護(hù)，大幅削減受熱面表面的渦流強(qiáng)度，使水冷壁局部磨損與整體磨損量大幅度降低，實(shí)現(xiàn)近“零”磨損。格柵板采用的高鉻鎳合金鑄造構(gòu)件，施工工期短且方便靈活，可以配合臨修、小修施工；防磨效果好，防護(hù)區(qū)內(nèi)水冷壁管可實(shí)現(xiàn)年平均磨損量不超過(guò)0.1mm；不影響鍋爐出力；可以通過(guò)該技術(shù)優(yōu)化鍋爐受熱面，剔除澆注料釋放有效吸熱面積，提高熱效，優(yōu)化爐內(nèi)溫度及床溫等。

1防渦流技術(shù)系統(tǒng)項(xiàng)目研究

1.1 總體思路

1.1.1早期因?yàn)閷?duì)于防渦流技術(shù)確定與設(shè)備研發(fā)極為缺乏理論依據(jù)，利用黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電有限公司和武漢永平科技有限公司在華中科技大學(xué)國(guó)家煤燃燒重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，以防渦流技術(shù)應(yīng)用為背景，以鍋爐內(nèi)氣固兩相流運(yùn)動(dòng)機(jī)理、受熱面水冷壁管磨損相關(guān)鍵參數(shù)測(cè)試技術(shù)等方面作為研究核心，開(kāi)展防渦流技術(shù)在爐膛受熱面水冷壁防磨治理指標(biāo)體系的研究。

格柵防磨技術(shù)工作原理示意圖

1.1.2理論上：水冷壁表面氣固兩相流經(jīng)過(guò)格柵網(wǎng)優(yōu)化，其流速可降到原有的20%甚至更低，根據(jù)磨損量公式計(jì)算可知，水冷壁的磨損速率可降為原來(lái)的3.6‰。也即是說(shuō)，在同等工況下，通過(guò)格柵防磨技改造，水冷壁管的壽命將延長(zhǎng)為原來(lái)278倍，即可達(dá)數(shù)十年。所以，通過(guò)在爐膛受熱面裝設(shè)防磨格柵合金板，疏導(dǎo)爐內(nèi)物料內(nèi)循環(huán)，優(yōu)化水冷壁表面流場(chǎng)，可以從根本上解決水冷壁磨損問(wèn)題。

2 防渦流技術(shù)方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)對(duì)造成磨損主要因素?cái)?shù)據(jù)采集、科學(xué)計(jì)算，在爐膛受熱面沿水平方向和垂直方向安裝間隔高低密疏不等的合金格柵板，在水冷壁受熱面的表面形成格柵式防護(hù)，優(yōu)化水冷壁表面流場(chǎng)，消除局部渦流，在水冷壁表面形成穩(wěn)定流場(chǎng)。降低水冷壁表面不同方向高速運(yùn)動(dòng)的氣固物流流速。極大減小物料顆粒與水冷壁碰撞的切削力，從而大幅降低物料顆粒對(duì)水冷壁的磨損。

3防渦流技術(shù)在黃陵礦業(yè)煤矸石發(fā)電公司的應(yīng)用

3.1通過(guò)在水冷壁表面水平和垂直安裝多層合金導(dǎo)流板，形成網(wǎng)格式防護(hù)，疏導(dǎo)物料內(nèi)循環(huán)，降低物料顆粒沿水冷壁上升或下落的終端速度，同時(shí)降低水平方向渦流的運(yùn)動(dòng)速度，極大減小物料顆粒與水冷壁管碰撞的切削力，從而大幅降低固體物料粒子對(duì)水冷壁的磨損。該技術(shù)具有良好防磨作用的同時(shí)還能克服防磨梁技術(shù)對(duì)鍋爐出力的影響。該技術(shù)防護(hù)細(xì)密適用于水冷壁的任何高度和部位，采用后不必再進(jìn)行其它防磨投入。是一種本質(zhì)上不同于被動(dòng)防磨技術(shù)的新理念，對(duì)水冷壁管磨損起到治標(biāo)治本的作用，能根本杜絕因水冷壁管磨損泄漏發(fā)生非停，確保鍋爐長(zhǎng)期、連續(xù)、平穩(wěn)運(yùn)行，大幅提高鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。具體方案是根據(jù)鍋爐運(yùn)行相關(guān)參數(shù)，結(jié)合鍋爐入爐煤煤質(zhì)情況，在鍋爐分離器入口下方后墻與側(cè)墻夾角處橫向和縱向安裝格珊防磨板，使其形成疏密有致的網(wǎng)狀防磨格珊，有效治理夾角磨損問(wèn)題。

3.2在鍋爐爐膛后墻分離器入口下方的后墻與左、右側(cè)墻、后墻與水冷蒸發(fā)屏夾角處水冷壁表面網(wǎng)格式裝設(shè)防磨格柵，防護(hù)區(qū)域?yàn)闋t膛后墻夾角處的磨損嚴(yán)重部位（具體部位雙方技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢查確定），每個(gè)夾角防護(hù)區(qū)域橫向安裝U型格珊板縱向安裝Z型格柵板，防護(hù)區(qū)域上方靠近爐膛出口處橫向防護(hù)U型格珊板安裝間隔高度為200mm，向下間隔為400mm-600mm裝設(shè)11層U型格柵防磨板，縱向裝設(shè)10道Z型格柵防磨板，防護(hù)高度為出口處下方三道防磨梁區(qū)域。

4 結(jié)論

4.1爐膛受熱面渦流消減技術(shù)可以使CFB鍋爐檢修周期較原有防磨技術(shù)延長(zhǎng)5倍以上，從原來(lái)的連續(xù)運(yùn)行不足4000個(gè)小時(shí)延長(zhǎng)到20000小時(shí)以上；鍋爐可用生產(chǎn)時(shí)間增加10～20%；防磨檢修投入可降低50%～80%；爐膛溫度和床溫更易控制和調(diào)節(jié)，大大降低NOx等控制難度和投資。在實(shí)現(xiàn)鍋爐CFB鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性提高的同時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

4.2解決了CFB鍋爐受熱面水冷壁磨損這一世界性難題，強(qiáng)化強(qiáng)了我國(guó)在本領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)CFB循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用和發(fā)展。本技術(shù)的推廣應(yīng)用，使我國(guó)有限的資源得到了最大程度的利用，加快煤矸石資源方面綜合能力利用能力；同時(shí)，減少因煤矸石產(chǎn)生灰塵、氣體及揮發(fā)性污染物的排放，改善了勞動(dòng)作業(yè)環(huán)境，達(dá)到了資源節(jié)約、綜合利用的目的，服務(wù)于建立環(huán)境友好型、資源節(jié)約型社會(huì)的宗旨，為推動(dòng)我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)，帶來(lái)了巨大的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

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