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4 循环流化床磨损问题分析及解决方案
4.1 循环流化床锅炉磨损问题概述
循环流化床锅炉由于其特定的燃烧方式及燃料适应性广，加之参烧煤矸石等劣质燃料，炉内的固体物料浓度及磨损倍率比煤粉炉高达几十倍到上千倍，。由于循环流化床锅炉的受热面和耐火材料受到大量固体物料的不断冲刷，磨损（受热面、耐火材料、风帽等）造成的事故接近事故停炉总数的比率相当高。
目前我国电站锅炉因受热面磨损造成的停炉事故约占锅炉总事故的1／3。因此，循环流化床锅炉中金属部件的防磨措施正确与否，直接影响锅炉机组的经济、安全运行，所以要特别重视循环流化床锅炉的磨损问题是困扰循环流化床锅炉技术发展的关键因素，磨损问题解决的如何直接关系到CFB锅炉的设计成功与否。
4.2 循环流化床锅炉金属部件的磨损 4.2.1 布风装置的磨损
循环流化床锅炉下部壁面垂直段与渐缩段（卫燃带、炉顶及炉膛出口在屏过、风帽、旋风筒进口，尾部烟道进口处）都是易发生严重磨损部位。
循环流化床锅炉布风装置的磨损主要是风帽的磨损与风帽小孔扩大的磨损两种情况，其中风帽磨损最严重的区域发生在循环物料回料口附近，主要是由于较高颗粒浓度的循环物料，以较大的平行于布风板的速度分量冲刷风帽导致的。也有风帽小孔高速气流引起物料粒子的撞击；加之参烧煤矸石等劣质燃料，物料的颗粒越粗、越硬、流化风速越高、床压波动越大，磨损就越严重设备寿命也就越短。
目前循环流化床锅炉普遍采用大口径钟罩式风帽、七字形风帽、箭头状风帽等，该类风帽安装后风帽头与布风板之间均有150mm至500mm左右的间隙，运行过程中床料在该部位产生产生涡流造成磨损，主要表现为风帽根部因磨损断裂，顶部因颗粒撞击风口损坏导致布风不均匀等，严重时每年更换5%直至更大。
4.2.2 炉膛水冷壁管的磨损
炉内水冷壁管的磨损可分为四种情形：炉膛卫燃带与水冷壁管过渡区域（密相区）管壁的磨损；炉膛四个角落区域的管壁磨损；锅炉炉膛出口自底部向下1.5米范围内两侧管壁的磨损；不规则区域管壁的磨损。炉膛卫燃带与水冷壁管过渡区域管壁的磨
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损主要是安装拼接焊缝时造成局部磨损的条件。在过渡区域固体物料在局部产生涡旋流；自上向下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密封鳍片在安装时内表面粗糙，并且固体物料浓度高，同时流动状态也受到破坏。锅炉炉膛出口自底部向下1.5米范围内两侧管壁的磨损，主要原因是固体物料在改变流动方向时产生的涡流冲刷。不规则区域管壁（如温度、压力测点等）的磨损原因主要是不规则管壁改变了物料的流动特性，而造成较大的物料波动冲刷。炉膛出口进入旋风分离器前的两个侧墙主要为大面积的冲刷磨损，水冷壁的减薄比较均匀。炉膛下部水冷壁与耐火材料交界处冲刷和涡流磨损均存在，但涡流磨损较多，主要表现为水冷壁局部出现较深的沟槽或小坑。 4.2.3 尾部受热面的磨损
CFB安装有分离器，分离器效率往往高达99%以上，但由于炉内的高灰浓度，使分离器未能收集而排出灰量的绝对值可能仍很高。在尾部烟道烟气向下流动，颗粒一边随烟气流动，一边受重力作用，颗粒的绝对速度是烟气速度，加上颗粒粒径较大，导致省煤器等尾部受热面磨损严重。在省煤器等尾部受热面管束的弯头与避免之间若间隙较大形成烟气走廊，磨损将加速。金属壁面的磨损速率与速度呈3 ~3.5次方的关系，与灰颗粒直径为平方的关系。但在省煤器区域由于烟温低，灰粒变硬、且体积收缩表面形成尖锐的棱角，对省煤器管排的磨损相当严重。空气预热器进口处管壁的磨损是由于烟气流速、方向的改变而产生的磨损。
在尾部烟道设计时应充分考虑上述因素，选择合适风速，设计合理结构，避免受热面的严重磨损。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；另外一个原因是受热面材质不好。
4.3 循环流化床锅炉磨损分布及特点
①、循环流化床锅炉炉膛密相区和水冷布风板是锅炉炉内工作环境最恶劣的地方，主要有温度最高、化学反应最强烈、受热面磨损最严重等特点，防止磨损就成为锅炉能否长期稳定运行的关键之一。因此，密相区耐磨材料主要由销钉固定高强度耐磨耐火浇注料构成。
②、锅炉水冷风室虽没有磨损，但在床下风道燃烧器运行时，风室的温度高、局部还原性气氛浓、温度变化大，而且在正常运行时风室还要承受很高的压力，所以风
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室必须有良好的密闭性，风室内衬由耐火材料和保温材料构成内衬材料，并在风道燃烧器附近布置一些强度较高的耐磨耐火材料以防脱落和裂纹。
③、高温分离器的作用是为了捕捉大颗粒物料返回炉内，是使炉内物料形成循环的重要构件，它的分离效率高低直接影响锅炉的燃烧效率和尾部烟道的磨损。由于分离器安装的位置高，工作时的温度和炉膛接近，磨损较大。由耐磨耐火砖砌筑的轻型炉墙既能使高温分离器抗高温、抗磨损，又能使分离器的重量相对，易于安装、内衬养护和检修。
④、U型回料阀位于高温分离器和回料腿之间。回料阀是一个小型的流化床，其作用主要是分离器的密封盒回料的输送，回料对内衬的磨损较为剧烈，耐磨材料强度要求高，因此，防磨材料采用了耐磨耐火拉钩砖和高强度耐磨浇注料相结合，这样，既减轻了悬挂重量，又达到了较好的防磨效果。
⑤、回料腿的工作结构和环境复杂，除大量的床料经过回料腿返回锅炉外，还有煤、石灰石、和飞灰再循环从这里进入锅炉。这一段的物料浓度较高、温度变化大、底部气 – 固冲蚀严重。其中还有作为上下连接作用的膨胀节，在运行中对其抗磨损和密封要求也很高，因此，在回料腿管段主要布置耐磨耐火砖。在膨胀节处采用耐磨耐火浇注料防磨，膨胀缝用耐火纤维进行密封。
4.4 循环流化床锅炉的防磨措施
在机理上，金属的磨损可分为两类：一是金属表面在固体颗粒的冲刷下，因摩擦而导致的金属部件的逐渐失重，另一类是在金属表面形成一层氧化膜，膜的硬度很高，但较脆，在物料颗粒的冲刷下，氧化膜出现极小微块的剥落，在剥落掉的金属表面上再形成新的氧化膜层，磨损就在这一过程中再进行。
材料的磨损量与颗粒的直径大小有关。颗粒直径很小时，材料所受的冲蚀磨损很小。随着颗粒直径的增大，磨损量随之而增加。当颗粒直径大到一临界值后，磨损量几乎不变或者变化十分缓慢，如图1所示。对于这种现象的解释多种多样，一般认为，在相同的颗粒浓度μ下，颗粒直径越大，单位体积内颗粒数就越少，虽然大颗粒冲击管壁的磨损能力较大，但由于冲击到壁面的总颗粒数降低，故材料的磨损量仍变化不大。
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右侧表中给出了氧化层与其它一些物质的硬度的比较，可见，氧化膜的硬度极高，如能在管子表面形成氧化膜，对减少磨损是极其有利的。氧化膜的形成速率很重要，若其小于磨损速率，金属表面就形成不了氧化膜。管壁温度在300℃以上时，较易形成氧化膜。CFB的密相床一般处于还原性气氛，对于在金属表面形成氧化膜是不利的，可用耐磨材料覆盖管子以避免严重的磨损。在还原与氧化气氛
交界处，由于这一界面会上下波动，也会导致磨损加重，应与还原区同样处理。
另外，在设计上，风帽采用定向设计，在排列上采用间隔排列方式，避免风帽相互直吹，保证风帽小孔气流速度的稳定，气流分布均匀，以降低冲击磨损。在运行时，防止大颗粒物料进入床内床，锅炉用风稳定，使流化物料在小范围波动，尽可能的减小物料对布风装置的冲刷磨损。
在卫然带与浇注料的过渡区采用外弯管形势可有效降低此处的磨损，并在卫然带以上1-1.5米的范围内对水冷壁管壁进行超音速电弧喷涂。喷涂处的管面过渡要平滑，不能有凸台。在水冷壁上加焊导流防磨带（来破坏向下流动的固体料流），从而达到防磨目的。 一般来说，循环流化床锅炉水冷壁管的磨损较轻。为了防止炉内水冷壁的磨损,在
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