【循环流化床锅炉方式】循环流化床锅炉出现磨损的原因分析及解决方案

 2019-01-13 14:26:55   |    423   |    循环流化床锅炉   |        
[导读]:本文(《循环流化床锅炉出现磨损的原因分析及解决方案》)由来自郴州的客户投稿,并经由本站(循环流化床锅炉)结合主题:循环流化床锅炉方式,收集整理了众多资料而成。主要记述了循环流化床锅炉,水冷壁,过热器,耐火材料等方面的信息。相信从本文您一定可以获得自己所需要的!

循环流化床锅炉是继链条炉、煤粉炉发展起来的高效率、低污染的新型炉,因其燃烧效率高、煤种适应性广、负荷调节范围大、氮氧化物排放低、能在燃烧过程中方便和廉价地进行脱硫等优点而备受青睐。自循环流化床燃烧技术出现以来,循环流化床锅炉已在世界范围内得到广泛的应用和推广。随着循环流化床燃烧技术的日益成熟,循环流化床也以其大量的运行实践被公认为极具发展前途的炉型之一,成为今后电站锅炉的发展趋势。但这种炉型在运行中也反映出一系列问题,如高温烧蚀,低温腐蚀,冲刷磨损,超温爆管,尾部烟道再燃烧,床上大面积结焦,落渣管堵塞,耐火耐磨材料脱落,风帽漏渣,给煤系统堵塞,断煤等问题。

引言

我国是开发流化床燃烧技术较早的国家。早在上世纪60年代,就开始研究发展鼓泡流化床技术。循环流化床技术的研究和开发始于上世纪80年代。1989~1991年初,首批35~75T/h的循环流化床锅炉投入运行。由于产品设计和循环流化床锅炉的理论发展落后的原因,运行问题较多。经国家组织完善化研究后,在90年代中后期得以快速发展。随着该技术的不断完善和发展,用于集中供热的热水循环流化床锅炉也在应用和推广。

2、设备概述

渭化现在使用的循环流化床锅炉是由无锡华光锅炉厂有限责任公司制造的UG-220/10.8-M型。锅炉为高温高压,单锅筒横置式,单炉膛,自然循环,全悬吊结构,全钢架兀型布置。锅炉设计煤种为黄陵烟煤。如下图

3、CFB锅炉的磨损

3、CFB锅炉的磨损

在循环流化床锅炉中由于炉内固体物料浓度、粒径比煤粉炉要大的多,所以循环流化床锅炉的磨损比煤粉炉要严重的多,但炉内磨损并不是均匀的一般磨损主要有以下几个部位:

1、风帽磨损,最严重的区域在物料返料口附近。

2、水冷壁的磨损,最严重的区域在炉膛下部水冷壁与耐火浇注料交界处、炉膛四周区域以及一些不规则的管壁,这些不规则管壁包括穿墙管、炉墙开孔处的弯管以及管壁上焊缝等。

3、高温旋风分离器的入口烟道及上部区域以及中心筒。

4、对流烟道受热面的某些部位,如省煤器、过热器和空气预热器的某些部位。

3.1水冷壁管的磨损

水冷壁管的磨损是锅炉受热面磨损最严重的部位之一。炉内水冷壁管的磨损主要集中在以下三个区域:

a:炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损;

b:炉膛四个角落区域的管壁磨损;

c:不规则区域管壁的磨损。

炉膛下部卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨损原因一是在过渡区域内由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反,在局部产生涡旋流;另一个原因是沿炉膛壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变,因而对水冷壁管产生冲刷。炉膛四个角落区域的管壁磨损原因是角落区域内壁面向下流动的固体物料密度比较高,同时流动状态也受到破坏。不规则区域管壁(如穿墙管、炉墙开孔处的弯管等的磨损原因主要是不规则管壁对局部的流动特性造成较大的扰动。循环流化床物料在锅炉炉膛中心区域以上升流为主,四周边壁区以贴壁下降流为主,水冷壁防磨凸台上部磨损原因如图2所示:

图2炉膛内气固流动形式

图2炉膛内气固流动形式

按设计,循环灰贴壁下落到水冷壁防磨凸台上部堆积,形成约45°的自然堆积角,剩余循环灰沿坡面下滑,避免冲刷水冷壁管,达到减小磨损的目的。在水冷壁防磨凸台上部过渡区内,由自然下落的循环灰在水平凸台上形成斜坡,称为“软着陆”区域,如图3所示。

由于沿壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料运动方向相反,在局部产生涡旋流,使循环灰堆积角减小,“软着陆”区细颗粒较少,大颗粒偏多,导致“软着陆”效果欠佳,沿炉膛壁面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变,因而对水冷壁管产生冲刷磨损。如图4所示:

3.2 炉内过热器的磨损

3.2 炉内过热器的磨损

炉膛内屏式过热器、水平过热器管屏的磨损机理与炉内水冷壁管的磨损机理相似,主要取决于受热面的具体结构和固体物料的流动特性。

3.3对流烟道受热面的磨损

对流烟道受热面的磨损主要发生在省煤器两端和空气预热器进口处,产生磨损的主要原因是设计上考虑不周,安装时出现误差;另一个原因是受热面材质不好。

4、循环流化床锅炉的常见防磨措施

4.1 金属防磨盖板

防磨盖板是锅炉传统防磨措施之一,其结构见图5,主要用于尾部烟道对流受热面,防磨材料根据防磨位置烟气温度选取,一般采用1Cr18Ni9Ti和20G钢两种材料,板厚为2 mm。

图5:金属防磨盖板示意图

图5:金属防磨盖板示意图

4.2 防磨堆焊

在需要防磨的金属材料表面,堆焊一定厚度的熔焊金属,使母材具有较高的抗磨损性能,主要用于非金属耐磨耐火材料与非保护区之间的过渡处的防磨,如水冷壁下部、过热器、风帽、高温再热器等部位。

4.3  水冷壁衬里

水冷壁衬里是用焊在管子表面上的金属销钉将较密的耐磨耐火材料固定在烟气侧的锅炉管件上,结构见图3-5。图6(a)所示的衬里主要敷设在炉膛下部区域;图6(b)所示的衬里主要敷设在过热器屏和再热器屏易磨损处。

图6:水冷壁衬里结构示意图

图6:水冷壁衬里结构示意图

5、热喷涂技术

5.1 炉内受热面的热喷涂

为了减缓锅炉的高温腐蚀和磨损,随着表面工程技术的发展,各种先进涂层防护技术不断被开发并逐步运用到锅炉管上,使锅炉“四管”的防腐耐磨技术进入了实用化阶段,锅炉“四管”喷涂技术得到了广泛应用。目前超音速电弧喷涂是锅炉“四管”耐磨防护最先进的现场喷涂技术,涂层材料主要有FeCrAl合金、NiCr合金、NiCrTi合金及NiCr/Cr3C2金属陶瓷材料。这里主要介绍NiCr/Cr3C2金属材料及其在循环流化床锅炉上的实际应用。

5.2 喷涂的主要性能

NiCr/Cr3C2金属材料由两种不同性能的组分构成:其中NiCr合金具有良好的耐热耐蚀性,常用的成分是80%Ni/20%Cr;而Cr3C2是Cr-C系中最常见与最重要的一种化合物,熔化温度为1810℃,在金属碳化物中它的抗氧化能力最强,在空气中只有在1100℃~1400℃才开始显著氧化,在高温条件下仍然保持相当高硬度。Cr3C2还具有很强的耐蚀性和耐磨性,在稀硫酸溶液中是1Crl8Ni9Ti不锈钢耐蚀性的30倍,而在蒸汽中则是Co-WC合金的50倍。用NiCr/Cr3C2金属陶瓷材料喷涂循环流化床锅炉管,管壁磨损量由1.5~2.0mm/年(喷涂前管子母材)减少到约0.2mm/年(喷涂后涂层)。通常用NiCr作为耐热合金粘结组与Cr3C2硬质相经超音速涂层工艺形成涂层,就构成了优良的抗高温耐磨材料。

作为喷涂层材料,NiCr/Cr3C2有不同的结构与组成。在结构上,分为混合型与包覆型。混合型是NiCr与Cr3C2各作为一个组分按一定粒度及重量的要求混合而成,这种形式的NiCr/Cr3C2已应用多年,至今仍占据重要地位。包覆型是利用化学及冶金方法将NiCr和Cr3C2两种组分包覆在一起,成为一种复合材料,这种材料在喷涂时减少了失C的可能性,并使涂层均质化程度高,质地均匀。NiCr/Cr3C2的组成,主要是指两组分之间的比例。对NiCr合金本身,通常选用80%Ni/20%Cr,而NiCr合金的含量可由0增至50%,随着NiCr合金含量的增大,涂层的韧性加大,但硬度降低,耐磨性变差,只有二者比例恰到好处,涂层的抗高温性、耐磨性和耐蚀性才能达到综合最佳值,一般以NiCr占20~25%为宜(即Cr3C2占75~80%)。

5.3涂层的应用

采用目前国际上最先进的超音速电弧喷涂技术,施工过程主要由两部分组成:首先进行表面预处理,然后进行耐磨防护喷涂。涂层材料为NiCr/Cr3C2金属陶瓷粉芯丝材,规格φ2.0mm。表面预处理采用喷砂除锈的方式,喷砂材料选用质坚有棱角、粒径为2~4mm的精致石英砂,杂质含量低于5%,含水量小于1%。喷砂前调整好风压及喷砂量,喷砂气压为0.5~0.6Mpa,砂流量5~8kg/min,喷枪与工作表面成75°,喷砂速度为5~8m2/h。对施工部位全面细致地除锈和表面粗化,表面质量达到Sa3级,表面粗糙度达到50~80μm。喷砂除锈粗化后,应及时进行喷涂。喷涂应分至少10次完成,使涂层厚度最终达到0.6mm以上(涂层边缘除外)。图7为水冷壁管的喷涂作业。

图7受热面防磨喷涂

图7受热面防磨喷涂

5.4喷涂应用的效果

近几年来,超音速电弧喷涂技术先后在几十家电厂的循环流化床锅炉上使用,均达到了预期耐磨防腐效果。下表列举了部分电厂采用超音速喷涂的使用情况。

表1超音速喷涂的使用情况

图8为防磨喷涂施工两年以后效果图

图8为防磨喷涂施工两年以后效果图

6、结论

6、结论

本文就渭化集团的循环流化床锅炉运行出现的磨损问题及处理方法中详细的介绍了热喷涂技术的应用,该技术的应用极大的延长了循环流化床锅炉的运行时间。渭化的循环流化床锅炉在2005~2008年中因为“四管”爆破被迫停炉的次数达到11次,2009年大检修期间对水冷壁实施热喷涂至2011年大检修两年时间,只因“四管”爆破被迫停炉1次。大大延长了机组的运行时间,提高了经济效益。在大检修炉内受热面壁厚测量的数据也反映出热喷涂对循环流化床锅炉防磨的良好效果。

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相关问答

问:循环流化床锅炉床下点火方式的工作原理是什么?

答:(1) ①冷态试验做好后,准备点火,关小一次风门,开大引风门,保持点火孔处负压.
②全开油系统循环门,启动点火油泵,在油路内打油循环.关闭油系统循环门,提高油压,开启油枪调整门,使油枪雾化良好,将点火器伸入点火孔,将两只油枪逐一点燃.
③油枪点燃后,加大一次风风量至最低流化风量,同时,减少负压,减少热量损失,开启返料风门,使之正常返料.
(2) 油枪点燃后,随着一次风不断向流化床内送入热烟气,床温会均匀上升,床温上升至550℃左右,床温上升较慢.
(3) 当床温升至850℃---900℃时,将油枪退出,将点火风门切换到运行正常风门.将床温稳定在850℃---900℃左右.若床温上升很快,可适当减少给煤量增大一次风量,控制床温的上升速度,使燃烧稳定.
(4) 锅炉撤去点火油枪后,通知电除尘人员,投入电除尘运行.待燃烧稳定后,启动二次风机,强化燃烧,准备升压.

问:循环流化床锅炉的点火方式有哪几种

答:循环流化床锅炉床下点火方式的工作原理: 在床下点火方式中,循环流化床内的底料是通过布风板送入流化床的热烟气来加热的.点火前,风室两侧主风道风门关闭,点火装置风门开启. 油枪点燃后,产生的热烟气由一次风通过布风板送入流化床加热底料.整个点火过程分三个阶段: 1) 底料加热。 2) 底料着火爆燃。 3) 过渡到正常运行参数。 点火后期,床温850℃以上时,及时撤出油枪,将点火风门切换至主风道风门。

问:循环流化床锅炉j结构简图

答:循环流化床锅炉工作原理循环流化床锅炉是一种新型的燃用固体燃料(如煤)的锅炉。固体颗粒(燃料、石灰石、砂粒、炉渣等)在炉膛内以一种特殊的气固流动方式(流态化)运动,离开炉膛的颗粒又被分离并送回炉膛循环燃烧。   固体颗粒的浓度高,燃烧、传质、传热剧烈,温度分布均匀一次风(流化风)经过风室由炉膛底部穿过孔的底板(布风板)送入炉膛,炉膛内是一些粒度为0~6mm(甚至更大)的固体颗粒(燃料、石灰石、砂粒等),它们被流化风流化呈流体的特性并充满整个炉膛;较细的颗粒被气流夹带飞出炉膛并由旋风分离器(也可以是其它分离器)分离收集,并通过分离器下面的料腿与返料器送回炉膛循环燃烧;烟气和不被分离器捕集的细颗粒排入尾部烟道,尾部烟道和除尘等与常规煤粉炉相似。与其它煤燃烧方式相比,循环流化床锅炉特有的部件主要有布风板、分离器、返料器以及外置热交换器等。

用户评论

来自[琼海]的客户:2019-02-11 13:55:17
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来自[定西]的客户:2019-02-05 10:16:08
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来自[赤壁]的客户:2019-02-04 00:44:45
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来自[江阴]的客户:2019-01-15 19:05:32
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来自[连州]的客户:2019-01-14 19:01:24
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来自[资阳]的客户:2019-01-14 12:26:47
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来自[汉中]的客户:2019-01-13 18:49:00
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来自[昭通]的客户:2019-01-13 18:18:51
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来自[永济]的客户:2019-01-13 16:09:34
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