何佳

【摘要】鍋爐外置床是CFB鍋爐的重要組成機(jī)構(gòu)，其性能優(yōu)劣直接影響到鍋爐的效率，外置床的位置是在高溫灰的回路部分，通常具有幾個(gè)倉(cāng)室，其上面是分離器，外置床在鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的主要作用是將傳熱系統(tǒng)與燃燒系統(tǒng)分離，使鍋爐的溫度調(diào)節(jié)特性顯著提高，但是在鍋爐使用過(guò)程中，鍋爐外置床受熱面常常會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損，這對(duì)鍋爐的性能有著很大的負(fù)作用，本文將以600MW鍋爐外置床受熱面作為研究對(duì)象，對(duì)其存在的磨損類(lèi)型與磨損原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】鍋爐外置床；磨損；磨損原因；改進(jìn)措施

引言

CFB鍋爐屬于循環(huán)流化床鍋爐，與傳統(tǒng)的鍋爐有著較大不同，在結(jié)構(gòu)上最大的差異就是CFB鍋爐在整個(gè)系統(tǒng)中添加了鍋爐外置床，因此運(yùn)行方式也是不同于傳統(tǒng)鍋爐，CFB鍋爐在爐膛的出口設(shè)有一個(gè)分離器，該分離器的主要作用就是將固體與氣體進(jìn)行分離，分離出的固體顆?？梢岳^續(xù)用來(lái)燃燒，而氣體則是流入到煙道中。CFB鍋爐的循環(huán)系統(tǒng)主要有三個(gè)主要部件，分別是分離器、返料閥和爐膛，反應(yīng)物和燃料在鍋爐中處于高溫的狀態(tài)，并在整個(gè)鍋爐系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)，從而提高燃料的利用率，在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，鍋爐外置床起著至關(guān)重要的作用，它可以是鍋爐的受熱面和再熱器可以更加方便的布置，使得整個(gè)鍋爐系統(tǒng)可以大型化發(fā)展，但是通過(guò)鍋爐外置床的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程發(fā)現(xiàn)，外置床在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生一定的磨損，最為明顯的兩類(lèi)磨損分別是耐火材料的磨損和受熱面的磨損，其他部位的磨損比較小，本文將對(duì)600MW鍋爐外置床受熱面的磨損進(jìn)行分析和研究，并提出改善磨損的措施。

1外置床磨損類(lèi)型

鍋爐外置床受熱面的磨損通常有兩種，分別是沖蝕磨損和微振磨損，本文對(duì)這兩種磨損進(jìn)行分析，從而得出其磨損機(jī)理并找出應(yīng)對(duì)措施。

1.1 沖蝕磨損

在外置床內(nèi)循環(huán)的顆粒會(huì)與受熱面發(fā)生一定的撞擊，由撞擊產(chǎn)生的磨損稱(chēng)為沖蝕磨損，對(duì)于沖蝕磨損又可以細(xì)分為兩種類(lèi)型，分別是撞擊磨損和沖刷磨損。所謂撞擊磨損就是外置床內(nèi)循環(huán)的顆粒與受熱面長(zhǎng)期以較大的角度進(jìn)行撞擊，隨著撞擊次數(shù)的增多，最初的磨損范圍將會(huì)逐漸擴(kuò)大，嚴(yán)重受熱面表層還會(huì)出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象；而沖刷磨損主要是由于摩擦形成的，外置床內(nèi)循環(huán)的顆粒與受熱面以一定的角度撞擊時(shí)，會(huì)在相應(yīng)的方向產(chǎn)生摩擦，由于顆粒表面并不是光滑的，存在一定的棱角，因此會(huì)對(duì)受熱面造成一定的刮傷。通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐表明，一般情況下沖刷磨損是主要的磨損形式，但是對(duì)于粒子較多的情況下，撞擊磨損的作用也會(huì)十分顯著。

1.2 微振磨損

微振磨損不同于沖蝕磨損，它是由于鍋爐內(nèi)部的元件相互摩擦產(chǎn)生的，主要在傳熱管壁與其支撐件之間，在鍋爐沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，這兩個(gè)部件之間是相對(duì)靜止的，并不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)有高溫物質(zhì)在鍋爐內(nèi)循環(huán)的時(shí)候，傳熱管壁與其支撐件的溫度都將會(huì)隨之升高，但是由于兩部分的材料不同，因此熱膨脹系數(shù)也會(huì)存在差異，膨脹時(shí)的變形不同就會(huì)導(dǎo)致二者之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種磨損是隨著溫度變化而產(chǎn)生的。

2磨損機(jī)理分析

對(duì)于常見(jiàn)的外置床受熱面磨損情形，可以歸納總結(jié)將其概括為幾個(gè)重要的影響因子，通過(guò)對(duì)這幾個(gè)影響因子進(jìn)行分析研究并控制就可以改善受熱面的磨損情況。對(duì)于撞擊磨損和沖刷磨損，粒子的形狀以及撞擊速度對(duì)受熱面磨損大小有著直接的影響，形狀越不規(guī)則，撞擊速度越快，就越容易使受熱面產(chǎn)生磨損，除了粒子方面的因素，還需要考慮到受熱面的耐磨情況，可以選擇耐磨的材料；對(duì)于微振磨損，之所以會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，究其根本原因就是沒(méi)有對(duì)自由管卡進(jìn)行限位，當(dāng)管排發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，其對(duì)應(yīng)的管卡也會(huì)隨之運(yùn)動(dòng)，這樣就會(huì)使管卡與吊桿之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，最初二者相對(duì)位移小，因而振幅小，磨損不嚴(yán)重，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，磨損加劇，振幅增大，防振板也會(huì)產(chǎn)生磨損，將會(huì)影響到機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

3防磨技術(shù)研究

3.1管卡結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在外置床受熱面的磨損機(jī)理分析過(guò)程中可以得出，管卡的結(jié)構(gòu)對(duì)于受熱面的磨損有著緊密的聯(lián)系，因此可以考慮對(duì)管卡的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而減小受熱面的磨損。在傳統(tǒng)的鍋爐結(jié)構(gòu)中，管卡和吊桿之間并非完全固定在一起，兩者之間存在著一定的間隙，當(dāng)粒子在鍋爐內(nèi)循環(huán)并產(chǎn)生撞擊時(shí)，這兩者就會(huì)發(fā)生相對(duì)摩擦，從而產(chǎn)生磨損，對(duì)于600MW鍋爐外置床，通常有兩種類(lèi)型的管卡，一種是固定式的，稱(chēng)為固定管卡，另一種是移動(dòng)式的，稱(chēng)為自由管卡，這兩種管卡的結(jié)構(gòu)都有必要進(jìn)行一定的改善來(lái)減少磨損。對(duì)于自由管卡，將最上面的管卡與上限位部件焊接在一起，而最下面的管卡與下限位部件之間留有一定的間隙，作為熱膨脹時(shí)的緩沖空間；對(duì)于固定管卡，可以將所有管卡焊接成一個(gè)整體，并將其焊接到上限位部件上，通過(guò)對(duì)這兩種管卡的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，可以在一定程度上改善磨損的情況。

3.2關(guān)鍵部位溫度監(jiān)測(cè)

外置床受熱面的磨損不僅與硬件結(jié)構(gòu)有關(guān)，在鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，受熱面會(huì)處于高溫環(huán)境下，高溫條件是受熱面的機(jī)械強(qiáng)度收到很大的影響，會(huì)使其表面硬度下降，而粒子還沒(méi)有達(dá)到軟化的溫度，因此其硬度沒(méi)有發(fā)生太大的變化，這就導(dǎo)致受熱面更容易產(chǎn)生磨損，通過(guò)實(shí)際中的調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，高溫倉(cāng)的受熱面產(chǎn)生的磨損較為嚴(yán)重，因此需要對(duì)這個(gè)表面的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與控制，此外，有些管子由于自身結(jié)構(gòu)問(wèn)題常會(huì)出現(xiàn)超問(wèn)，這將會(huì)加劇磨損，所以對(duì)管子的溫度也要進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.3選擇合適的防磨材料

從外置床受熱面的磨損機(jī)理不難看出，受熱面的磨損與其自身選用材料的耐磨特性也有著緊密的關(guān)系，對(duì)于材料的選擇，既要考慮到耐磨的需求，還應(yīng)考慮到不同部位需選用不同的耐磨材料，以降低經(jīng)濟(jì)成本，在選用耐磨材料的過(guò)程中往往有幾個(gè)重要的原則需要嚴(yán)格遵守，對(duì)于管束以及懸掛管等部位，需選用傳熱耐壓的材料，通常以低碳鋼為主，也可以選用合金鋼，對(duì)于腐蝕環(huán)境下的受熱面，需要在其表面噴涂一些耐火材料，也可以選擇添加內(nèi)襯的措施，對(duì)于溫度變化較為頻繁的部位，則需要選擇熱膨脹系數(shù)較小的材料，這樣其產(chǎn)生的變形就會(huì)減小。

3.4實(shí)際應(yīng)用

600WM外置床受熱面的布置采用了新的方法，其換熱器的受熱面都是單側(cè)引入和單側(cè)引出，受熱面的管壁也都采用了與粒子運(yùn)動(dòng)方向平行的結(jié)構(gòu)，這樣就可以減小兩者之間的沖擊角度，這樣還能避免出現(xiàn)局部磨損嚴(yán)重的現(xiàn)象。600MW CFB機(jī)組外置床設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了管排之間的磨損，采用了引進(jìn)300MW CFB鍋爐改進(jìn)后的外置床受熱面防磨技術(shù)，豎直吊掛管與水平蛇形管間距為5mm，另外，為了準(zhǔn)確掌握外置床內(nèi)的流動(dòng)與傳熱特性，在各個(gè)外置床外的受熱面出口均布置了多組壁面溫度測(cè)點(diǎn)，用來(lái)監(jiān)測(cè)外置床受熱面的出口汽溫，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)，能夠在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，準(zhǔn)確的獲知各個(gè)管子的吸熱狀況，避免爆管的發(fā)生。

4結(jié)束語(yǔ)

外置床受熱面的磨損存在沖蝕磨損和微振磨損，這兩種磨損均可采取管卡結(jié)構(gòu)優(yōu)化、監(jiān)測(cè)外置床受熱面管束出口汽溫、選擇合適的防磨材料等防磨措施達(dá)到防磨效果，采用優(yōu)化的外置床的防磨結(jié)構(gòu)，可以保證鍋爐在一個(gè)大修期內(nèi)不發(fā)生磨損，國(guó)內(nèi)首臺(tái)600MW CFB鍋爐機(jī)組采用了引進(jìn)型300MW CFB鍋爐改進(jìn)后的外置床防磨技術(shù)，可基本消除管夾與吊掛管由于外置床內(nèi)管排的振動(dòng)而發(fā)生的微振磨損。

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