水冷壁防磨技术

cfb循环流化床锅炉水冷壁防磨技术

丰链防磨讲堂:循环流化床锅炉运行的磨损机理分析

流化床锅炉格栅防磨数智化 2021年05月25日 水冷壁防磨技术

循环流化床锅炉经过十几年的运行实践证明,凡是从事该炉型不论是工程技术人员,还是管理人员、维护保养、运行操作人员都有过一段艰难史,都受过由于经验少,调整不当出过一些事故,都有过一筹莫展的时候,特别是在防磨问题上都觉得有劲使不上。

循环流化床锅炉的水冷壁系统磨损确实是老式的链条炉、煤粉炉、旋风炉燃油炉的几倍、几十倍,甚至上百倍。所以曾有一段时间,人们一提起磨损就有一种谈虎色变的心理,就有一种唉声叹气的感觉。

从循环流化床锅炉的运行原理和防磨机理分析,防磨工作是一个长期的、耐心细致的、兢兢业业的工作,而不是一个一朝一夕的工作,更不是一个一劳永逸的工作。要想知道梨子是什么滋味,就必须亲口去尝一尝,要想治理磨损,就必须首先去研究磨损的机理和产生磨损的原因。

经常根据运行中出现的新情况,磨损后出现的新问题,从磨损机理上分析并找出磨损的根源,而后再去研究措施,讨论、制定方案进行彻底根治是唯一的方法。

如草率行事不进行磨损机理的研究,不去深入分析磨损原因,不做细致考察,而任意采取一种防磨措施,有时是不尽得当的,收效就更谈不上了,甚至有时起到了画蛇添足多此一举的作用。

更为严重的是如果采取的防磨办法、防磨措施不妥当,还回加剧该处磨损,往往是事与愿违,最终发生了一次次漏泄事故后,再去重新研究方案进行治理,结果是多交了一次次学费。

有许多时候真是通中思痛,追其根本原因就是马虎草率所致,就是对循环流化床锅炉的特性以及产生磨损的机理不去研究和探讨,不去研究事物内部规律,说轻了是对工作的不负责任,说重了是对防磨技术不懂,拿着企业效益、员工的利益当儿戏的具体表现。

循环流化床锅炉的燃烧采用的是低温循环燃烧,它的燃烧效率之高主要是靠多次的大循环和炉内成千上万个小循环来实现的。我们可以将炉膛沿高度切成若干个截面,由于高度的不一样,在各个截面上的载热体浓度和载热体物料的直径也不一样。

可以得出一个结论:物料的浓度和物料粒子直径是与高度呈反比例变化的。在布风板上的风帽出口处风速很高,可达35~45m/s,甚至更高。运行中的物料和刚入炉的0~13mm及有一定级配比的原煤立即被流化,并在炉膛中心向上运动。

经分析可知,凡是向上运动的物料粒子,不论其直径大小,都同时受着三个方向的作用力:即离子本身的重力,烟风流动对粒子向上的推力和粒子与粒子之间在运动时的摩擦力。

当粒子本身的重力和粒子之间的摩擦力之和,大于烟风流动对粒子向上的推动力时该粒子就会向下降或向烟风推动力较小的四周票移。从中心向四周票移的粒子在本身重力的作用下,沿着水冷壁管外表面向下滑动(有许多资料介绍向下流动的物料叫贴壁灰),在向下滑动的过程中磨损也就开始了。

经研究和实践证明,物料对管子的磨损量的大小是与物了的浓度、炉膛内压力、物料的粒子直径、物料运动速度的三次方等因素成正比,而与燃用煤种的可磨性系数成反比。

我们知道沿炉膛高度的任一个截面,其粒子直径和单位容积内物料质量均不相等。

若取任一截面进行分析,当物料粒子的重力和摩擦力之和大于或等于烟风向上的推力时,粒子就会下降或停止运动,并向四周飘移后沿水冷壁管外壁和鳍片下滑。所以说沿高度向下滑动的物料越往下越多,在重力加速度的作用下,越往下滑动的速度越快,越往下物料直径越大,越往下炉内压力越高,所以越靠近密相区磨损就越严重,这是一个不争的事实。

根据济南锅炉厂设计生产的高温、高压,还是次高温、次高压外置式高温分离的循环流化床锅炉设计的循环倍率计算,在循环的物料中约有5~8%左右是新入炉的煤,在密相区的底料中视煤种的特性而定,如入炉煤矸石较多,热值较低,粒度又较大,这时底料中含煤量就较多,无论怎么讲90%以上均是循环物料和已燃烬的原煤。

在炉内的整个燃烧过程中,入炉煤在燃烧后放出自己本身热量,首先建立密相燃烧场的温度而后再传给炉内的循环物料,最后由循环物料将热量传给水冷壁和各受热面及维持物料循环途中的空间温度。

较大颗粒的燃料在循环中燃烧了自己,使原来的颗粒变小或全部变成了细灰,参加多次的循环后被排往大气,较大颗粒的物料继续参加流化循环,最后从放渣管被排往管外,炉内的气、固两种物质每时每刻总是这样周而复始的进行着。

所以说燃用一些热值较高的煤,且成灰性又较好,颗粒度比较均匀且级配比又比较合适,循环倍率和炉内流速又接近设计值,这是的磨损就较轻。

相反经常燃用成灰性不好,可磨性系数又较小,煤矸石较多,颗粒有较大,级配比也不合适,相应对受热面磨损就较重,就会经常发生由于磨损造成爆管漏泻事故。所以说燃用的煤质好坏和运行调整的是否得当,对锅炉的安全经济运行至观主要。

虽然循环流化床锅炉有燃用劣质煤的特性,但是经常燃用一些挥发份较高、成灰性较好、颗粒度较合适、可磨性系数较大的烟煤,磨损就会减缓、事故率也会下降许多,这是一个不争的事实。 

运行中的调整对产生磨损也至关重要。我们知道磨损量是于物料运动速度的三次方成正比例关系(甚至更高次方成正比例关系),若在其他因素变化不大的情况下气、固两种物质的运动速度是产生磨损的关键所在。

循环流化床锅炉经济运行和带较高负荷不是靠多送风和多加煤提高床温来实现的,而主要是靠调整循环物料浓度,确保循环倍率,保持合适的炉膛温度来实现的。

所以我总结出一条经验:运行人员怎么能将循环物料调整好,炉膛压差保持高些,让循环物料按着人的意愿去循环,是搞好循环流化床安全、经济运行的关键所在。炉膛温度偏高易产生结焦不安全,送风量偏大炉膛温度虽有下降可又不经济,而且送风量偏大、流化速度必然加快,磨损就很严重。炉膛温度最高不应超过t1温度减去100---150度,这是比较安全的温度,过剩空气系数保持在1.2---1.25是比较经济的数据。

严格控制运行参数在合理的范围内,是当班操作人员的责任,也是衡量一个司炉人员操作水平、技术素质高低,责任心的主要标准。 

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