福州二化兩台CG—35／5．30—MXD鍋爐於98年7月14日正式投產 ，運行到現在 ，磨損問題日趨突出 ，曾出現過分離器芯管磨穿以及省煤器 、低溫過熱器爆管等嚴重問題 ，嚴重影響了鍋爐的連續性運行 ，並且降低了鍋爐開車率 。本文主要談談福州二化兩台CFB鍋爐出現的磨損問題以及我廠的處理方法 。

1.1 鍋爐結構(圖1) ：

．2  各部位的煙速 ，煙溫分布表

    2  CFB鍋爐的磨損機理 ：

    循環流化床(CFB)鍋爐的磨損問題在理論實踐中越來越受關注 ，因為其關係著鍋爐設備壽命 ，生產運行連續性 ，維修方便性以及鍋爐運行能耗等 ，同時因此也製約著CFB鍋爐燃燒技術的發展 。CFB鍋爐的磨損主要有兩個原因 ：一是燃料粒徑較大 ；二是爐膛內物料濃度高 。設計單位雖然采取了許多防磨措施 ，但在實際運行實踐中 ，CFB鍋爐受熱麵的磨損速度仍然比常規鍋爐快得多 。

    CFB鍋爐根據自身的燃燒機理 ，其磨損是受到小而鬆散的流動粒子衝擊時而造成的 ，即CFB鍋爐的磨損是一種衝蝕磨損 。無論固體粒子還是高速液滴衝擊到材料表麵上 ，隻要入射速度達到某一臨界值 ，即門坎速度 ，均會造成衝蝕 。這裏引進一個代表磨損程度的衝蝕率ε ，衝蝕率是指單位重量粒子造成材料流失的重量或體積 ，量綱為mg／e或mm3／g.衝蝕率並不是材料的固有性質 ，而是一個受係統因素影響的參數 。它主要受三個方麵因素的控製 ：環境參數如粒子速度 ，濃度 、入射角 、環境溫度 ；磨料性質如硬度 、粒度 、可破碎性以及材料性能如熱物理性能和材料強度等 。

    對於CFB鍋爐而言 ，衝蝕磨損的影響因素主要有粒子速度 ，粒子濃度、環境溫度 ，材料性能及衝蝕時間 。而粒子速度則是突出的影響因素 ，根據有關實驗總結出一個經驗關係公式ε∝(V—Vc)2 ，即衝蝕率ε與粒子速度呈指數關係 ，其中V為粒子速度 ，Vc為材料的門坎速度 ，n為指數 ，它與粒子的性能有關 ，且隨材料由塑性擴展到脆性 ，n值從2．1～2．4變到6．5 ，而CFB鍋爐的衝刷粒子是帶有一定脆性的灰粒或煤粒 ，以目前的技術水平還無法確定n的實際數值 ，但可以確認粒子速度對衝蝕率影響將是巨大的 ，隻要粒子速度增加一倍 ，衝蝕率將呈5倍以上增長 。門坎速度v 。是由材料性能決定的 ，這可以為凱時尊龍設計和采取防磨措施提供依據 。

    3  CG—35／5．30—MXD鍋爐的磨損情況及處理

    CFB鍋爐的磨損包括受熱麵磨損 、分離器芯管磨損和耐火材料磨損 ，福州二化兩台CFB鍋爐運行至今 ，磨損最嚴重的部位有低溫過熱器 ，分離器芯管以及省煙器 。根據實際的磨損情況 ，相應地采取一些防磨措施 ，如 ：加防磨蓋板 、防磨鋼筋及加“十”字架等 。而根據磨損機理 ，CFB鍋爐的一些部位 。(如濃相區和分離器旋風筒)的磨損是很嚴重的 ，但是由於采用了有效的耐磨材料 ，耐磨效果相當明顯 ，基本沒有多大磨損 。

    3．1  濃相區磨損

CFB鍋爐的布風床濃度極高 ，且物料顆粒度也較大 。根據磨損機理 ，這將使衝蝕率大大增加 。由於濃相區的這種特性 ，故鍋爐運行過程中 ，埋設在濃相區中的埋管迎風麵受到高濃度 ，大顆粒物料自上而下的直接衝刷磨損將是嚴重的 。濃相區四周的耐磨磚也由於濃相區的這種特性 ，磨損也將是嚴重的 。

    3．1．1  埋管

    川鍋設計時 ，選用較低的風速(濃相區流速為3．47m／s) ，使用厚壁管(Φ57x10) ，並在埋管上焊有防磨鰭片 ，鰭片厚度5mm ，高度16mm ，材料選用高溫抗氧化性能的1Cr20Nil4si2 。運行至今 ，埋管和防磨鰭片基本沒有多大磨損 ，隻是部分防磨鰭片的焊縫被磨幹 ，因此埋管的防磨設計是比較成功的 。

    99年3月2日(累計運行4541小時)停爐檢查時發現2#爐最上排正對東加煤口的那根埋管上表麵大約有600mm長的防磨鰭片被磨掉 ，而1#爐同一部位及2#爐最上一排正對西加煤口的埋管防磨鰭片完好無損 。凱時尊龍認為這是由於運行時播煤風控製過高 ，播煤衝刷造成的 。

    處理時用Φ6的1Crl3不鏽鋼鋼筋充當防磨鰭片 ，順著原防磨鰭片方向進行焊接 ，同時在此位置沿埋管徑向加焊不鏽鋼筋 。此後運行中注意到控製播煤風量 ，至今 ，加焊的防磨鋼筋仍完好 。

    3．1．2  耐磨磚

    川鍋設計時 ，濃相區四周敷設2m高的高耐磨澆注料 ，該材料不僅可以防磨 ，而且傳熱性能也較好 。但後來經過綜合比較 ，我廠決定利用HMS高耐磨標準磚砌築 。運行至今 ，絲毫未損 ，表現出高耐磨的優良性能 。

    3．2分離器磨損

    川鍋設計的分離器為下排氣的旋風“方型”分離器 ，設計入口流速高達22m／s ，  由於流速是磨損率的突出影響因素 ，所以分離器的磨損是最劇烈的 。分離器磨損包括旋風筒磨損和芯管磨損 。

    3．2．1  旋風筒

    根據川鍋設計 ，旋風筒的隔牆布置耐磨複合磚 ，每個旋風筒第四側布置耐磨磚 ，並用螺栓固定 ，旋風筒第二 、三側牆則全部用耐磨澆注料澆注 。施工時 ，旋風筒的隔牆利用HMS高耐磨複合磚 ，第四側牆利用HMS高耐磨磚砌築 。經過l0個多月來的運行 ，旋風筒用耐磨澆注料澆注的部位 ，部分表麵塗層有脫落 ，原因可能是烘爐時溫度沒有達到該澆注料的燒製溫度 ，故烘爐後的澆注料強度並不高 ，根據該材料廠家提供的資料 ，該耐磨澆注料必須經過1500℃的左右的燒結 ，才能達到最高強度 ，而凱時尊龍燒爐時 ，分離器內的煙溫至多隻能達到300℃ ，故很難達到該材料的強度要求 。但用HMS高耐磨磚砌築的部位基本沒有磨損 ，達到了川鍋設計的耐磨要求 。根據實踐運行表明 ，分離器旋風筒全部利用高耐磨磚砌築比用澆注料效果更佳 ，更能承受住分離器劇烈磨損的要求 。

    3．2．2  芯管

芯管的直徑為800mm ，厚度為10mm ，材質1Grl8N19TI ，芯管內的煙速為25m／s 。在累計運行3144小時以後 ，停爐檢修時 ，發現兩台爐的芯管(每台爐兩個 ，共四個)都有嚴重磨損 ，其中1#爐西分離器芯管被磨穿一個寬200mm ，高350mm倒錐形口子(如圖2) ，其它芯管在相同位置也隻有2—3mm厚 。9芯管磨損處可以很清楚看出 ：被磨損的部位是由芯管內側往外磨的 ，同時煙氣流衝蝕軌跡清晰可見 。

    檢修時 ，1#爐芯管被磨穿的部位補焊一塊不鏽鋼板 ，在芯管磨損嚴重的部位加焊1Crl3不鏽鋼筋 。處理完畢經過5個多月來運行 ，芯管基本完好 ，效果明顯 。

    3．3  省煙器磨損

    省煙器采用Φ32x 3 ，20g鍋爐鋼 ，設計煙速6．86m／s ，直管部分加防磨蓋板 ，彎頭部分加防磨罩 。雖然已經采取了這些防磨措施 ，但在實際運行過程中 ，省煤器磨損卻相當嚴重 ，2#爐已經造成8根爆管 ，1#爐有3根爆管 。詳細磨損情況如下表 ：

從上表不同階段的處理方法中 ，磨損部位都有所改變 ，而且有些磨損爆管情況是無法預到的 。在分離器芯管內部增加“+”字架之前 ，2#爐發生3根爆管 ，其磨損區域集中在省煤器的西南端 ，其中一根的爆管破口象鋸子切割一般 ，這並不是局部小麵積磨損而磨破的 。同時期1#爐並沒有發現磨損情況 。在分離器芯管進口增加“+”架 ，累計運行3768小時之後(正值全廠大修期間) ，停爐檢修時 ，發現2#爐西側芯管正下方的省煤器防磨蓋板被磨穿5片 ，但沒有危及省煙器光管 。之所以磨損部位發生改變 ，是因為分離器芯管增加“+”架幹擾了芯管下來的煙氣流方向，但磨損根源還無法排除 。在此階段的2#爐那根爆管是因為氣流穿過防磨罩上的固定螺栓孔衝刷彎頭而造成的 ，而1#爐的省煤器仍末發現磨損情況 。在分離器出口又增加“十”字架 ，累計運行4632小時之後 ，2#爐又發生2根爆管 ，此時的磨損部位仍是分離器西側芯管的正下方 ，且磨損方式有所改變 ，這是因為其中一根的爆管是渦流衝刷這根管的正下部造成局部小麵積磨穿的 。而1#爐省煤器仍未發現磨損情況 。99年5月4日(1#爐累計運行5856小時 ，2#爐累計運行5808小時) ，兩台爐同時發生爆管 ，且爆管方式幾乎是一樣的 。它們的磨損部位都是在分離器西側芯管正下方 ，且各有一根是因為攜帶飛灰的氣流衝刷省煤器防磨蓋板與固定支架的間隙處的光管造成的 ，同時這兩根管均是省煤器第三層管 。

    加厚省煤器磨損劇烈部位的防磨蓋板明顯可以延長省煤器管壽命，但在分離器芯管內部增加“十”字架效果並不明顯 ，隻是改變了氣流的衝刷方向 ，保護了省煤器四周爐牆和後包牆聯箱免受磨損 。另外我廠有計劃製作一個柵格焊接在芯管出口 ，使高速氣流均勻流動 ，但這種方法並沒有在其他熱電廠采用過 ，效果怎樣還無法肯定 。

    省煤器管在間隔很短時間內 ，屢次發生爆管 ，究其原因 ：凱時尊龍認為 ，在管材和煤灰特性一定情況下 ，省煤器管壁磨損主要與通過受熱麵的煙速及結構布置等因素有關 ，結構的合理與否又會影響到煙氣流速場的均勻分布 。在實際運行過程中 ，根據磨損情況分析 ，就是因為經分離器分離後的煙氣仍攜帶一定濃度飛灰 ，並且在省煤器入口煙氣流速呈現不均勻分布，導致局部煙速過大 ，從而造成省煤器的嚴重磨損 ，而且在加“十”字架之後的磨損部位均是在芯管正下方 。

    3．4  低溫過熱器磨損

    低溫過熱器采用中42 ×5管子 ，20G鍋爐鋼管 ，共34片 ，平均煙氣流速為6．1m／s ，迎氣流方向加δ=5的防磨瓦 ，但穿過頂棚管部分直段和彎頭沒有加防磨瓦 。2#爐累計運行3168小時以後 ，低過最後一排管 ，即靠近分離器入口處 ，有一根管磨爆 ，同排的其它低過管最薄隻剩下0．5mm ，故磨損相當嚴重 。處理時 ，在磨損部位的直管段增加防磨片 ，以延長管子壽命 ，在出入口集箱的磨穿的低過管的導管口割掉堵焊 。同時1#爐也出現同樣部位的相同磨損 ，采用相同的防磨措施 ，到目前為止 ，仍保持良好 。

    4  結束語

以我廠兩台CFB鍋爐的金屬構件磨損情況來看 ，磨損問題日趨突出 ，雖然采取了許多防磨措施 ，延長設備使用壽命 ，但是磨損的根源無法根本解決 ，如在芯管內側加“十”字架 ，隻是改變氣流衝刷方向 ，但無法改變省煤器入口流速場的均勻分布 ，所以才造成省煤器不斷發生爆管的嚴重問題 。要解決磨損問題 ：第一 ，需要在運行調試操作過程中 ，嚴格調節風量與給煤的比例 ，控製爐內各部位的煙速 ，以減輕對設備的磨損程度 ；第二 ，采取更加耐磨的防磨蓋板對低溫過熱器和省煤器進行保護 ，這種防磨材料可以采取與埋管防磨筋片相同的材料 ，因為埋管的防磨筋片耐磨性能在實際運行中已經經受住考驗 ；第三 ，改變磨損設備的結構 ，  比如 ：目前我廠的省煤器為光管加防磨蓋板和防磨罩 ，錯列布置，光管的各個部位均受到磨穿 ，有線性切割 ，有小麵積磨穿 ，在吸取國內一些電廠的省煤器改造經驗之後 ，若省煤器結構改為螺旋翅片管結構或膜式省煤器將能解決光管省煤器磨損的嚴重問題 。

文章作者 ：林觀振 陸 清-(福州二化集團有限公司熱電分廠 350011)