循環流化床是國內當前發電機組推廣的一種潔凈煤燃燒技術,可燃用煙煤、貧煤、褐煤、無煙煤、煤矸石等各種燃料,燃料適應性好 ,鍋爐負荷調節范圍廣,低成本、低污染排放。
在循環流化床鍋爐中,有許多部件工作在高溫、高固體顆粒不斷沖刷環境下, 鍋爐設備的磨損仍是十分嚴重的,經常由于磨損問題造成停爐。
水冷壁的磨損與其內部物料運動的軌跡密切相關,受到爐內邊壁的向下環核流動的影響,物料會因中心氣流作用而向上運動,隨后沿著四周貼壁向下流動。隨著物料在邊壁區向下流動,其速度會持續增大,使得物料與水冷壁管之間產生低應力擦傷,造成水冷壁的磨損。在循環流化床鍋爐運行的過程中,水冷壁管會受到反復沖擊,使得壁厚持續減薄,直到其不能夠承壓產生爆管泄漏。
循環流化床鍋爐水冷管壁不同的部位磨損的具體情況存在差異,就爐膛四角區域而言,其磨損的情況較其他部分嚴重,原因主要有兩個。
(1)在安裝密封鰭片的過程中存在內表面粗糙的問題,而為了克服這一問題會在爐膛四角打上澆筑料。在循環流化床鍋爐運行的過程中,由于沿壁面下流固體物料的濃度高,流向的改變,導致磨損的加劇。
(2)由于爐膛內部的煙氣流速的分布是不均勻的,而爐膛四角區域的煙氣流速要遠大于中間。在爐膛的上部過渡區和下部衛燃帶的管壁也容易受到磨損,因為在該部位固體顆粒壁面下行,而中間部分的固體顆粒則向上運動,二者方向相反從而產生了渦旋流;同時在過渡段固體顆粒沿著管屏下流的過程中會出現流動方向改變,從而造成管壁的沖刷。在水冷壁管的對接焊縫處,由于存在管與管之間的折口、錯口、鰭片對接不在同一垂直面上,也會出現較為嚴重的磨損情況。在循環流化床鍋爐的旋風分離器進口處即爐膛出口處,由于該部位的煙氣出現了轉變,在轉彎處循環物料中的大顆粒物料會產生偏析,導致旋風分離器進口處對側的水冷壁出現嚴重的磨損。
從循環流化床鍋爐水冷壁磨損的原理,具體部位及其磨損的原因分析可知,水冷壁磨損是客觀存在的,很難完全消除爐內物料產生的磨損。為了確保循環流化床鍋爐的正常運轉,需要針對水冷壁磨損采取更加有效的預防和應對措施。
為了幫助各大火電廠徹底解決循環流化床鍋爐水冷壁磨損問題,格柵防磨技術采用合金耐熱鋼材料,降低顆粒下滑高度,緩慢下行物料速度,從運行角度調整了風量,將煙速控制在合理范圍內。與熱噴涂技術提高水冷壁表面的硬度延緩磨損不同,格柵防磨技術是通過徹底改變物料流的濃度、速度來主動疏導爐內氣固兩相流來防治磨損問題,通過進行技術改造,徹底消除了水冷壁磨損嚴重的情況。
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