浅谈降低锅炉受热面磨损与延长锅炉运行周期方法与实践

　　摘要：影响循环流化床锅炉运行周期的主要因素是磨损，磨损导致受压部件泄漏，炉墙破损，从而停炉。因此，要针对磨损部位采取一系列技术措施，最大限度降低磨损，以提高运行周期。本文首先介绍了锅炉受热面分类及其磨损机理，论述了锅炉受热面磨损的影响因素，并提出了降低锅炉受热面磨损的方法。

　　关键词：锅炉;水冷壁;省煤器

　　一、锅炉受热面分类

　　锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。而锅炉受热面通常是指接触火焰或烟气一侧之金属表面积(另一侧接触水或导热油)。锅炉的热交换是通过这样的金属表面积来进行的。一般用平方米(m²)来计量，受热面积大，锅炉容量就大，反之就小。

　　电力工程师论文投稿刊物：河北电力技术(双月刊)创刊于1982年，由河北省电机工程学会、河北省电力研究院主办。宣传国家有关电力技术的方针、政策、开展电力电机工程方面生产、建设、科研等的学术讨论,技术经验交流,促进电力电机工程事业的发展。

　　1.1再热器受热面:用于将汽轮机高压缸排出的中温中压水蒸气(冷再热汽)，加热为中压高温水蒸气(热再热汽)。1.2省煤器受热面:用于将进入锅炉的较低温度的给水加热为与饱和温度接近的热水。有的省煤器可将水加热到饱和温度，水中并含有少量水蒸气。1.3蒸发受热面:由炉膛水冷壁受热面和沸腾管束组成。用于将炉水加热为饱和水蒸气。1.4过热器受热面:用于将饱和水蒸气加热为合格参数的过热水蒸气。1.5空气预热器受热面:用于将从大气中吸入的冷空气，加热为温度较高的热空气。

　　二、锅炉受热面磨损的机理

　　煤粉炉以煤粉为燃料，在化学能到动能转化的过程中，由于飞灰、灰粒在高速烟气的带动下具有一定的动能，当烟气流经受热面时，灰粒与管壁发生撞击、切削、冲击或摩擦，从而使管壁受到磨损。

　　三、锅炉受热面磨损的影响因素

　　3.1烟气流速的影响。

　　锅炉受热面的磨损程度和烟气流通速度的三次方成正比，由于锅炉的各个部位是固定的，不会发生改变，因此，烟气的流速越快，锅炉产生的烟气量就越多。通常为了保证锅炉内燃料充分的燃烧，会用鼓风机输送风力，使燃料充分燃烧，但有时空气量不足，燃料未能充分燃烧，此时产生的烟气量就会增加，烟气的流速也随之增加，从而加大对锅炉受热面的磨损程度。

　　3.2灰分特性的影响。

　　锅炉中间产生的灰分颗粒大小对锅炉受热面产生的影响是不同的：颗粒越大的灰分对锅炉的影响就越大。现在很多燃煤由于质量问题不能进行充分的燃烧，这不但增加了燃煤量，而且增加了磨煤机产生的灰粒。很多颗粒硬度很大，棱角比较分明，这样的灰分颗粒磨损程度比圆形颗粒的磨损程度更大。如今由于供煤的减少，很多小企业受利益的驱使，在煤矿中加入鹅卵石、土等物质，导致煤灰的性质发生了改变——煤灰的颗粒更加不规则，从而使锅炉受热面的磨损程度更加严重。

　　3.3灰粒撞击方向的影响。

　　灰粒对锅炉的撞击分为垂直方向和切线方向两种：垂直方向引起的是撞击磨损;而切线方向是斜撞锅炉，引起的是摩擦损耗。一般的撞击类损耗，都是因锅炉受到斜撞的摩擦引起的，这时既存在一定的撞击力，还存在一定的摩擦力。撞击力和摩擦力的大小取决于撞击的角度和烟气的流向，角度越小，产生的摩擦力越大，撞击力越小;角度越接近90，产生的撞击力就越大，摩擦力就越小。锅炉受热面磨损的状况是不均匀的，锅炉受热面磨损严重的部位和管道磨损严重的部位一样。

　　1)空气预热器。通常，电厂空气预热器采用管式空气预热器，烟气在管内纵向流动，整个管道的磨损情况不是很严重，只是在距管子进口约150mm～200mm处的这段管子内磨损较为严重。此管段的位置由烟气流速决定，烟气速度越快，则距离入口越远。这是由于烟气在管子进口段气流尚未稳定，气流的收缩和膨胀使灰粒较多地撞击管壁，引起磨损;气流稳定后，灰粒运动方向与管壁平行，此时管壁磨损减轻。电厂空气预热器管道进口已根据设计烟气流速安装了防磨套管，但由于高炉煤气掺烧量增大后，烟气流速比设计值增大30%，实际受到磨损的管段超出了原安装的防磨套管，致使空气预热器磨损较为严重，漏风大增。另外，随着锅炉使用时间加长，对空气预热器的泄漏管子均采取堵管的处理方法(没有更换管箱)，使得烟气流速进一步增大，磨损加剧，从而形成恶性循环。2)过热器、再热器、省煤器。过热器、再热器、省煤器的排列方式有很多种，烟气经过时受到磨损最严重的是第一排的管子，后面的管子处于烟气经过的死角，受到的磨损程度要轻很多，当然这种情况主要是在顺排的情况下。在错排的情况下，后面两排的管子受到的磨损要严重些。

　　3.4烟气温度的影响。

　　烟气温度对锅炉受热面磨损的影响分为:1)受热面管子壁温高时，管子的金属耐磨性变差，使磨损加剧，这是由金属的特性决定的;2)飞灰中灰粒温度越高，灰粒的硬度越小，灰粒的磨损性相应减小，使管子表面受到的磨损减小。由于管子表面金属温度受烟气温度的影响变化不大，因此在烟气温度高的区域，受热面的磨损速度是下降的，特别是高温再热器前面的受热面上此种现象更明显，这也是此区间烟气流速高而受热面磨损爆管少的原因。

　　四、降低锅炉受热面磨损的方法

　　4.1水冷壁的磨损方法。

　　结合相关实际工程中的锅炉运行，落煤管进口处水冷壁的磨损则是水冷壁磨损的主要部位。该位置的工作条件往往较为恶劣，处于锅炉的密相区，一方面受到原煤重力的作用影响，另一方面则受到灰渣和烟风等的冲刷，在这种恶劣的工况条件下，容易使该处的浇注料造成失效。其预防措施可从以下方面入手：1)对原煤质量和粒度进行控制，矸石含量过大的劣质煤尽量不予适用;2)浇注料在此处的质量和施工一定要重视，为了尽量避免该部位水冷壁磨损，可把金属纤维增加到该处浇注料中;3)在进行停炉操作中，则应详细检查该部位，应及时消除所发现的缺陷;4)在浇注料施工过程中，此处应在浇注料上方设置12mm厚度的耐磨耐高温金属板进行覆盖。

　　4.2受热面采用新型的结构。因省煤器布置在烟道尾部，该处烟温较低，飞灰较为坚硬，所以省煤器是锅炉对流受热面中磨损最为严重的部位。随着电力技术的不断更新，采用新型的结构形式，从设计上考虑，比如鳍片式省煤器就可大幅度减轻磨损(在锅炉结构尺寸、换热面积不变的情况下，鳍片式省煤器的鳍片可增加换热量、换热面积近而替代管排数量，从而使管排数量降低，间距增加，阻力减少，流速降低、磨损减轻)。

　　4.3优化锅炉运行参数。在满足锅炉稳定运行的前提下，通过优化调整，降低流化风速，有利于减轻水冷壁的磨损。这时因降低流化风速将减小物料向上扬析高度，也就降低了贴壁流初始下降点密相区的距离，从而减小贴壁流速度。而贴壁流速度降低，其携带的物料浓度和粒度也会降低，因此对水冷壁管壁的磨损也会降低。

　　4.4控制煤质。加强来煤煤质管理，燃料部门要确保燃煤质量，严格控制矸石含量，控制燃料颗粒的粒径，尽可能要满足锅炉设计煤种的要求，为稳定燃烧提供物质基础。运行时要控制来煤的筛分粒度，及时进行煤质化验，提高染料颗粒的均匀度，减小大颗粒在来煤总量中的比例。在控制煤粉颗粒粒径的同时还要控制煤中灰分的含量。燃料颗粒灰分的含量越高，则烟气中灰分含量就高，相应的发热量就越低，必然导致单位时间内燃煤量增加，再加上石灰石的投入也相当于增加了炉内粒子浓度，致使烟气中飞灰浓度进一步增加，从而加剧了磨损速度。

　　参考文献：

　　[1]宋云京.循环流化床锅炉受热面磨损及防磨措施[J].济南:山东电力研究院,2015(06).

　　[2]李长林.循环流化床锅炉受热面的磨损原因及预防措施[J].东北电力技术,2015(10):28-31.