循环流化床锅炉用特殊热电偶保护套管的选材与发展[精选五篇]

第一篇：循环流化床锅炉用特殊热电偶保护套管的选材与发展

循环流化床锅炉用特殊热电偶保护套管的选材与发展

摘要：本文分析了循环流化床锅炉用特殊热电偶保护套管的磨损机理，并从选材和新材料新工艺的应用两个方面阐述了如何有效的提高热电偶保护套管的性能。文中还介绍了特种耐磨热电偶保护套管的发展动向。1.引言

随着社会的发展和进步，我国在环保方面的要求也进一步严格，循环流化床燃烧技术作为一项新型燃烧技术，在节约能源、调节负荷、控制污染及燃料适应性等方面具有突出的优点，在电力工业、垃圾焚烧、水泥工业等许多领域中得到日益广泛的应用。目前全国已有20多个锅炉厂生产20t/h蒸发量以下的常规流化床锅炉和循环流化床锅炉。至今全国累计有近3000多台工业流化床锅炉在运行中，其数量在世界上排第一位。[1]然而，由于循环流化床锅炉特殊的燃烧方式，易损件的磨损问题一直是影响其长期安全运行的重要因素。为解决这一问题，材料工作者作了大量的工作，提出了许多有意义的思路和解决方案。其中，大量新材料、新工艺的出现和应用为解决这一问题提供了可能。循环流化床锅炉上所用热电偶测温问题目前是一个暴露比较突出的需要亟待解决的问题。由于高温冲蚀严重而大大降低了热电偶的正常使用寿命。必须采用特殊高温耐磨热电偶保护套管来解决该问题，经过研究发展，其在制备技术上有了较大的进步，性能价格比也在不断的提高。本文就该问题进行讨论，试图引起大家的注意。共同为提高我国热电偶技术的测量水平作出贡献。循环流化床锅炉燃烧及磨损机理

循环流化床锅炉与传统的煤粉锅炉不同，在燃烧过程中，炉内床料在烟气携带下沿炉膛上升，经炉膛上部出口进入分离器，在分离器中进行气、固两相分离，分离后的烟气经上部出口，进入锅炉尾部烟道，分离出来的固体粒子，经回料阀再返回炉膛下部。在循环流化床锅炉的运行中，含有燃料、燃料灰、石灰石及其反应产物的固体床料，在炉膛-分离器-料阀-炉膛这一封闭循环回路里处于不停的高温循环流动中，并在炉内以 850℃～950℃进行高效率燃烧及脱硫反应。床料除在这一回路中作外循环流动外，其在重力作用下，在炉内不断地进行内循环流动。因此，在循环回路的相应部位必然产生严重磨损。[

2、3] 以上分析表明，热电偶保护套管在炉内所处环境为高温，氧化性气氛，且有循环流体的冲刷碰撞，其磨损应当属于高温下的冲刷磨粒磨损。这种磨损的形式大致可归为两类：一类是在碰撞过程中由于材料的反复变形引起的疲劳磨损；另一类则是材料在自由运动的颗粒的切削作用下引起的破坏，称之为凿削式磨损。炉内的高温可改变材料的组织结构，使其硬度大大下降，从而加重了磨损。同时，材料的高温氧化也降低了其韧性，冲击时氧化层容易崩落，这也加速了材料磨损。磨损的程度与冲击角度的关系很大，冲击角为90°没有凿削式磨损，而仅是疲劳磨损，此磨损很轻微。当冲击角度为 20°～50°时磨损最严重。因此保护管的插入方向与流速方向夹角应避开这个角度范围。[ 4 ] 仔细观察分析热电偶保护套管的失效部位，大致有两个部位比较容易失效，一是热电偶保护套管的端部，此处的材料处于烟气、物料的直接冲刷和回旋、涡流的综合作用下，磨损较为严重。另一部位则是热电偶保护套管与炉壁的交接处，此处的磨损主要是由于烟气、物料在该部位的涡流所引起的冲刷磨损。上述分析表明，高温冲蚀磨损失效是循环流化床锅炉用特殊热电偶保护套管的主要失效原因，这是在保护套管的选材和制备中首先应当注意的问题。热电偶保护套管的选材及其发展

热电偶采用保护套管主要有两种用途，一是防止遭受机械损坏，二是在热电偶及其周围之间插入一个屏蔽套，这样可使热电偶尽可能保持在接近其最佳的气氛中。因此，根据特定的使用环境选用合适的热电偶保护套管对于延长热电极的使用寿命以及提高测温的准确度是相当重要的。[5]

3.1选材的原则及常用材料的优缺点

根据热电偶保护套管在循环流化床锅炉内所处的环境，在其选材上应注意以下几点：（1）材料的气密性好（即气孔率小）；（2）应有足够的强度和稳定性，抗热冲击性能好；（3）材料的红硬性好，要求材料必须耐磨；（4）耐化学腐蚀性能好，因为燃煤介质中含有ＳＯ

2、ＳＯ3、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ等腐蚀性气体；（5）导热性好。目前已在工业上应用的热电偶保护套管材料按其材质分主要有金属材料，非金属材料与金属材料和非金属材料的复合材料三大类。

1、金属保护管材料 应用较多的有不锈钢和高温合金，这类材料的优点是机械强度高，耐腐蚀性能与导热性能好，但其高温热强性差，故高温耐磨性较差。不锈钢保护管一般可使用7~8天，而一般的其他材料也就是使用1~2个月。近年来国内外一直没有理想的解决办法，在困扰中只好采取加厚保护管管壁的方法，有的热电偶保护套管的壁厚已达到了10余毫米。因此，在循环流化床锅炉中应用效果不是很理想，性能价格比差。

2、非金属保护管材料 常用的材料有石英、高温陶瓷、氧化镁、氧化铝等。同金属材料相比，这类材料的优点是高温耐磨性好，耐腐蚀性能良好，但缺点也是很明显的，首先是导热率差，热响应敏感性差，因此管壁不能做的很厚，而管壁的减薄又给应用带来了一系列的问题。陶瓷类材料一般较脆，抗热震性能差，在使用过程中由于冲击和热震容易导致脆裂，特别是在循环流化床锅炉中使用由于强烈的冲蚀作用而易早期失效。

3、复合材料保护套管近年来发展较快的有金属陶瓷复合材料和特殊复合涂层材料保护套管。金属陶瓷复合材料是由金属基体、陶瓷成分和润滑剂等组成的多元复合材料。这类材料制造的热电偶保护套管具有导热性好、抗热震性强耐热、耐磨等优点。特殊复合涂层材料保护套管目前大多是将硬度高耐磨的复合材料如金属陶瓷等以激光熔敷等手段涂敷在金属基体表面。上述复合材料保护套管，其优点是综合了两种不同材料的特点，具有一定的优势互补性，缺点则是由于两种材料特殊的复合机制而使得制造过程太复杂。[6 7 8]

3.2耐磨材料的发展及其在热电偶保护套管中的应用

经过30余年的研究与应用，国外耐磨材料的研究与应用已趋于稳定，发达国家已有自己的系列产品和国家标准。在非金属材料中，陶瓷的耐磨性能较为优异，然而，这类材料脆性较大，抗热震性能不足，且其导热性能相对较差一些，为了提高热敏感性，管壁又不能做的太厚。因此用这类材料做成的热电偶保护套管在循环硫化床中应用效果不是很好。目前，国内外在陶瓷材料领域的应用研究趋势大多为发展金属与陶瓷的复合材料，既金属陶瓷材料，或采用表面涂层技术，将其用作涂层材料。

金属耐磨材料的发展，经历了从高锰钢、普通白口铸铁、镍硬铸铁到高铬铸铁几个阶段。目前发展成为耐磨铸铁、耐磨钢和耐磨合金三大类。耐磨钢和耐磨合金虽然各有其特点，但从成本、抗磨性方面远不如白口铸铁，因此，后者应用较为广泛，尤其是合金白口铸铁，其寿命均比普通白口铸铁提高几倍，甚至几十倍。其铬系白口铸铁，通过调整铬含量和碳含量，可大幅度提高它的综合性能。

人们常说的高铬铸铁实际上是高铬钼白口铸铁，从含碳量可分为Cr15和Cr20两类，前者用于承受一般的冲击磨损，后者用于高冲击磨损及厚度较大的耐磨件。含铬量为30%的高铬铸铁则用于耐热、耐磨或耐蚀的工件。高铬铸铁作为常温下的抗磨料磨损材料已得到了日益广泛的应用，但在高温磨损工况下，材料的服役条件比常温磨损更为恶劣，材料服役过程中不仅受到磨料磨损作用产生损伤，还有高温气体对材料的氧化腐蚀。以往在高温磨损工况下使用的材料(如CrMnN钢)，只注重其抗氧化腐蚀性能，而在选材时要求碳含量很低，其结果是材料的抗磨性造成损失。因此，研究高温抗磨材料，就必须对材料综合考虑，才可能正确设计和选择所使用的材料。高铬铸铁凝固时形成(Cr, Fe)7C3 型碳化物，这种碳化物的硬度高(1500～1800HV)，远高于(Cr,Fe)3C型碳化物的硬度(840～1100 HV)，这是高铬铸铁具有高耐磨性的主要原因。高铬铸铁的共晶结构与一般铸铁中的莱氏体相反，共晶碳化物为不连续相，以分散的单体存在于奥氏体中，而共晶奥氏体则为连续体。这种特殊结构相当于在一定基体上嵌入高硬度的颗粒，大大减弱了高硬度相的脆化作用，因此高铬铸铁具有较好的韧性。高铬铸铁中的铬一部分进入碳化物，另一部分进入基体，从而提高了基体的抗氧化能力。[9 10] 从高铬铸铁的组织特点中可以看出，将其用作耐磨用热电偶保护套管材料是完全可行的，如何调整成分使其达到最佳的耐磨抗蚀效果还需要进一步的研究和实验。

3.3新材料涂层技术在热电偶保护套管上的应用

新材料涂层技术在热电偶保护套管上有着极其广泛的应用前景。其特点是可以将两种不同的材料进行组合，充分发挥基体和涂层的特性，有效的满足实际需要。因此国际上在这方面的研究较为活跃，在提高材料的耐磨性方面的应用有激光熔敷金属陶瓷、梯度功能陶瓷涂层等等。在一般的耐磨涂层技术中，大多使用的是WC+金属的材料体系。但是由于锅炉的使用温度高，WC在该温度下会分解，WC的使用温度不能超过550℃，因此在锅炉耐磨涂层中不能使用WC体系。目前国际上大多使用的是Cr3C2+NiCr的涂层体系。该体系使用效果较好，但是成本较高。值得注意的是，在热电偶领域的实际应用中，本课题组采用新材料+新工艺制备出了金属间化合物涂层热电偶保护套管。金属间化合物是介于金属与陶瓷之间的高熔点结构材料，因而使该热电偶保护套管具有了全新的性能。一是具有了优异的耐蚀性能，抗氧化性能好，特别是抗硫化氢的能力极强；二是具有了优异的耐磨性能，涂层具有了金属间化合物的高温高硬度的特点，所以耐磨；三是具有了优异的耐热性能，目前镍基变形高温合金使用温度达950~1000℃，而镍基铸造高温合金的使用温度达1050~1100℃，已达材料绝对熔点的0.8左右，如果 Ni-Al的使用温度也考虑在0.8，其使用温度可达1250℃左右，可比现有的高温合金提高150~200℃，达到国内领先，国际先进水平。四是可以用普通材质代替优质材料，比如可以用1Cr18Ni9Ti+表面金属间化合物涂层的方法来代替价格昂贵的耐热高温合金，不但成本低，而且其性能大大超过了价格昂贵的高温合金等；五在保证性能的前提下，成本低廉。对于一些用于高温耐磨环境的热电偶保护套管，采用该金属间化合物涂层技术制取的热电偶在沸腾炉、循环流化床锅炉、水泥回转窑窑尾烟室、球磨机、风扇磨、磨煤机等出口及管道测温的地方使用均获得了满意的效果。

梯度功能材料FGM涂层技术在热电偶保护套管的涂层技术上非常适用，因为涂层技术应用保护套管，就必然存在一个热应力不相适应的问题。开发出具有缓和热应力功能的超耐热型材料，不但可以提高保护套管表面涂层的使用寿命，而且还可以同金属间化合物有效结合，形成效果更佳的复合涂层。在国外，已有以金属间化合物作为粘接剂的金属间化合物陶瓷复合涂层方面的报道，如金属间化合物粘接TiC，这种材料不但硬度高，耐腐蚀和耐磨损能力特别优异，而且通过调整金属间化合物的含量，能够控制其热膨胀率使之和钢材的较为接近。国内在这方面的研究也相当活跃，本课题组经过近几年的研究，在金属间化合物+精细陶瓷复合涂层技术方面获得了圆满的成功，金属间化合物具有良好的耐热性耐蚀性等优点，精细陶瓷除具有耐热耐蚀特性外，还具有突出的耐磨性和不粘性，用这种材料制备的热电偶保护套管必定具有理想的耐磨性能，目前已在水泥、锅炉、玻璃等行业应用，取得了理想的效果。[11 12]

4.结束语

综上所述，采用新材料和新工艺是提高循环流化床锅炉用热电偶耐磨性的有效方法。特别是将表面涂层技术引入热电偶的制造之中，大大拓宽了思路，有效的解决了如何在低投入的情况下全面提高热电偶保护套管的性能这一问题。现代科技的发展日新月益，在将来必将会有更新的材料和工艺应用于热电偶这一领域。

第二篇：浅谈循环流化床锅炉与耐火耐磨材料

浅谈循环流化床锅炉与耐火耐磨材料

文章摘要：

关键词：流化床 耐火 耐磨材料

0 前言

循环流化床锅炉在我国投放市场运行十几年来，就以其本身的环保效益好，燃烧效率高，煤种适应性能宽，运行调整、检修维护简单等诸多优点被人们所信赖。该炉型不但用在发电和供热事业上，而且在造纸、纺织、印染、制药、石化…等各行各业被广泛的运用。从目前投运的各锅炉生产厂家制造的循环流化床锅炉运行中反映出的问题看，在锅炉的设计及使用技术是上可行的，优点是确切的，该炉型本身的最大弱点磨损也在不断的治理中逐渐走向完善。但是应用在锅炉上的耐火耐磨材料的使用效果均不太理想，经常由于耐磨材料上的问题影响锅炉的安全运行，更有甚者炉顶塌陷、炉墙鼓包后倒塌，大面积混凝土脱落或局部磨损使受热面管裸露造成水冷壁及三管磨损严重后泄露事故……等等，都严重地困扰着循环流化床锅炉的安全经济运行，给使用单位造成很大麻烦和带来重大的经济损失，问题是相当严重的。所以说循环流化床锅炉能否确保较长时间的安全稳定运行，不但与防磨治理的力度、运行调整的精心操作、按时维修等有关系，也与我们选用的耐温、耐磨材料内在质量以及现场的施工技术、施工管理更有关系。怎么样能根据炉子的磨损机理及磨损轻重，客观地、实事求是地精心选用耐火耐磨材料，精心地施工砌筑到各个部位，做到财尽其用、物尽其才，是循环流化床锅炉在使用过程中需要解决的一个重大课题。1 耐火耐磨材料特性

耐火材料是服务于高温技术的基础材料，由于在高温技术的行业中，耐火材料是辅助性材料，所以往往被人们所忽视。正是由于这一点的存在，往往所选用的耐火耐磨材料产品质量达不到使用要求的标准，运行中经常造成主设备停用事故。例如，冶金系统由于耐火材料使用周期短，经常停炉影响生产，由于耐火度不够冶炼优质钢材达不到标准质量。发电、制药、造纸、化工等行业由于用在炉子上的耐火耐磨材料不过关经常造成停炉，不但给使用单位造成直接的经济损失，而且也给广大人民群众生活带来诸多不便，有时甚至还造成连带经济损失。所以说，虽然耐火耐磨材料在高温技术领域是呈辅助性材料特性出现，但万万不可对该材料掉以轻心，必须根据炉型的特点精心选用合适的耐火耐磨材料，而且还需制定出相应的标准、规范、要求、合理配方，并组织技术力量过硬的队伍去完成施工任务。

耐火材料是种矿产物资，矿产资源质量的好坏是与合成的温度、压力、年限有关系。耐火材料又是一种非均质体，有主、副成分之分，我们通常将其基本成分称为主要成分，而将其它成分称为副成分，而副成分又是有意添加的以提高产品某些方面性能的成分和材料中本身携带的杂质所组成。耐火材料中的主要成分是该材料中的主体，也是我们选中要用材料的唯一标准。最大限度地选用主要成分较高的份额和降低有害成分或杂质较少的份额，是保证耐火材料质量的重要一环。或者通过一些有效的措施办法和手段，例如：使用一些添加剂、结合剂、稳定剂、烧结剂、减水剂、抗水剂、抗氧化剂、促凝剂等等，这些都是为了提高耐火材料本身的抗压、耐温、耐磨、抗冲刷、耐腐蚀的作用，最终的目的就是为了让耐火耐磨材料能够满足在高温条件下的运行要求，为高温领域的技术服好务。

我们知道，耐火耐磨材料的主要功能是抵隅高温作用的，因此，它必须由较高熔点的化合物所组成。只有较高熔点的化合物在原材料中的含量较多时，耐火材料才能获得较高的耐火温度；只有较高的耐火温度才能抵隅高温情况下产生的对耐火材料各种破坏力，这是我们选用耐火耐磨材料的原则。如果我们选用的耐火耐磨材料不能在高温下抵隅由物理、化学、机械等方面产生的作用力，不能抵隅炉渣、烟尘、腐蚀性气体等有害杂质元素的侵蚀，势必就会产生耐火材料的熔融、软化、融蚀、磨损和迸裂损坏。为了避免这类情况发生，我们应优先选用一些适合循环流化床锅炉本身情况的耐火耐磨材料，如果我们一味地选用高挡优质材料，虽然能满足使用要求，但造价昂贵很不经济；如果选用的材料不能满足这种炉型的运行要求，再经济的耐火材料也不能使用在锅炉设备上，所以说选用什么样的材料是一项技术性很强、知识面很广、需要考虑诸多因素的细致工作，决不是一项一般的工作，更不能粗心大意。

下面介绍一些氧化物和非氧化物及复合矿物质的熔点及合成情况。

常用氧化物熔点

氧化物

熔点℃

氧化物

熔点℃

SiO2

1725

AL2O3

2050

MGO

2800

CaO

2570

C2O2

2435

Z1O2

2690

常用耐火氧化物及其复合成的主要耐火矿物示意图

常用非氧化物耐火材料组合示意图

主要耐火复合矿物的熔点

矿物名称

化学组成熔点℃

莫来石

3AL2O3？2SiO2

1810

镁铝尖晶石

MgO？AL2O3

2135

镁铬尖晶石

MgO？CR2O3

2180

锆英石

ZrO2？SiO2

2500

正硅酸钙

2CaO？SiO2

2130

镁橄榄石

2MgO？SiO2

1890

白云石

MgO？CaO

2300(低共熔点)

耐火材料常用非氧化物的熔点

名称

化学组成熔点℃

氮化硼

BN

3000

炭化硼

B4C

2350

炭化硅

SiC

2700

氮化硅

Si3N4

2170

石墨

C

3700

通过以上各表格内数据和示意图我们了解了耐火材料的熔点、组合、复合情况，为掌握耐火材料内在质量和根据实际情况选用那种材料打下了基础。磨损机理

锅炉的运行调整，说穿了就是对燃烧的调整，而燃烧本身又是一种化学反应过程。燃料入炉后，在合适温度、充足氧量、均匀搅拌、足够时间的条件下进行完全燃烧。循环流化床锅炉也不例外，只是炉内的燃烧是采用低温燃烧新技术，炉内的燃烧温度要比煤粉炉、链条炉、旋风炉等炉型低一些。而均匀搅拌和足够燃烬时间却比目前投放市场运行的任何炉型都优越，这就是循环流化床锅炉燃烧效率高的最大优点之一。

循环流化床锅炉的燃烧原理是：新燃料入炉后，立即被卷入到大量的物料中，在炽热的物料里，首先吸热、蒸发水分和挥发份的析出并燃烧，而后进行焦碳的燃烧及灰份的形成。这一系列燃烧过程都是在剧烈的流化循环过程中进行的。中倍率的循环流化床锅炉新入炉的燃料只占整个循环物料的6 ～8%左右甚至更少，可以讲新燃料入炉后在燃烧过程中所放出的全部热量首先传给循环物料和维持炉内温度。循环流化床锅炉在正常运行中，所谓的循环物料就是一种载热体。由于整个燃烧过程都是在剧烈的流化循环中进行，所以说在整个的锅炉运行中，就存在着一个循环物料与各受热面，循环物料与炉衬材料的磨损问题，各处磨损的严重与否，磨损量的多少。经各国的多次实验和实际运行情况总结得出的结果是成下列关系式：A=V3.P.фQ/K，A？？磨损量、V？？循环物料的运动速度、P？？炉内压力、φ？？循环物料直径、Q？？循环物料的浓度、K？？燃用煤种的可磨性系数。即：磨损量与物料运动速度三次方、与炉内压力、物料直径和炉内的物料浓度成正比，而与煤种的可磨性系数成反比例关系。所以讲炉子的密相区由于气、固两种物质流速快，压力相对比较高，物料直径和浓度比较大，致使磨损较严重。而炉膛出口虽然炉内压力、循环物料直径和浓度都较小，但流速在加快，同样磨损也很严重，密相区及炉膛出口均在受热面上打一层耐磨材料，其用意就在这里。

我们经分析知道了磨损是由于物料的运动速度、物料浓度、物料的直径和炉内压力所造成的，而这些因素都是循环流化床锅炉固有的特性，是不以人们的意志为转移的，是无法改变和抗拒的，只有循环物料运动速度是随燃烧调整中送、引风量的多少而随时变化。不论从减轻磨损的角度，还是从经济运行的角度，一定要调整最佳的送、引风量。因为多余的送风，不但能造成过快的烟气流速加速磨损。而且还会造成厂用电上升，排烟热损失增大，锅炉效率下降，白白浪费厂用电和热能源。所以说过多的送风不仅仅是一个造成经济损失的问题，而且也是一个影响安全指标的问题。运行调整中一定要以确保安全为原则，以提高锅炉的经济运行为核心、以为企业创最大的经济效益为目的，以获得炉子满负荷较长运行周期为出发点，实实在在做好运行中的调整工作。

在炉膛内，气、固两种物质的运动是错综复杂的，从宏观上讲是按照设计流向进行的，但从微观上看，物料运动的方向自密相区的始端开始就杂乱无序，物料和入炉的原煤在一、二次风的作用下被强烈流化并向上运动，在向上运动的所有物料粒子都同时受着三个方面的作用力；即粒子本身向下的重力，烟风向上流动对粒子的推动力，以及粒子和粒子之间向上运动时的摩擦力。经分析得知：当粒子本身的重力和粒子向上运动时之间的摩擦力之和大于烟风流动对粒子向上推动力时，该粒子就会向下降落或向烟风推动力较小的四周漂移后沿水冷壁及鳍片下滑，下滑到一定高度当粒子重力和摩擦力之和小于烟风向上流动力时又被托起，较大的颗粒物料直至返回到密相区。煤粒在运动中燃烧了自己变成了飞灰，煤中的杂质变成了物料，原来的物料在强烈运动的摩擦中使自身的质量下降，上升高度不断增加直到最后离开炉膛，炉膛内每时每刻总是这样周而复始地进行着。所以说循环流化床锅炉的炉膛内从微观上分析，有成千上万个小循环。而且在高度上的不论哪个截面，以及截面和截面之间其物料的浓度、直径、炉内压力都不一样，这些参数都和炉膛高度成反比例关系，所以炉内的磨损量也是呈下面比上面严重这种关系变化的。

炉内磨损无论是对受热面还是对炉衬材料，都是从表面开始，逐渐向内延进。由于炉内温度较高且又有一些腐蚀性气体，物料的磨损只占其中的一部分，而且还要经受高温腐蚀、氧化腐蚀、二氧化硫及三原子气体的腐蚀等等。受热面都是用优质金属材料制造的，受各种气体腐蚀的因素较少，主要是受循环物料的磨损，而对炉衬材料来说磨损和腐蚀确是全方位的。我们选用的炉衬材料都是由各种矿物质根据不同化学配方制成的，在配制过程中，选用了各种级配比的骨料和相当数量的粉料以及超细微粉另加添加剂和促凝剂，从而获得一种较理想的高强度、耐磨损、抗冲刷、抗剥落、热稳定性能好的耐火材料。耐火耐磨材料的性能是否能满足循环流化床锅炉的需要是各耐火材料生产厂家的迫切愿望，也是各使用循环流化床锅炉用户的希望所在，所以说选用的耐火耐磨材料质量好坏对后天锅炉安全经济运行十分重要。

根据几个锅炉厂投放市场后若干台循环流化床锅炉的运行情况看，有相当数量的炉子其选用的耐火耐磨炉衬材料，都不能满足运行要求。经几千小时运行，其表面就有明显磨损，各种级配的骨料裸露在表面，有相当一部分一动马上就要掉落。从实际磨损留下的痕迹分析得知；就是所选用的耐磨材料黏合剂或结合剂不能将所有的各种级配的骨料和粉料黏结在一起，使之达到循环流化床锅炉运行所需要的高强度、耐磨损、抗冲刷、抗剥落、热稳定性好的要求。由于耐磨浇注料中的骨料和粉料是均匀分布的，其黏结强度不好致使粉料磨损后，骨料就被裸露在表面就变成了无本之木，就会自然脱落或漫漫的被全部磨光，所保护的受热面和担当的密封作用都将无用，这样的情况还算是不错的。还有一种情况，使用在设备上的耐火材料，不但表面上磨损严重，而且内部变酥松强度急剧下降，这样的耐磨材料经常造成大面积脱落，及早的失去保护受热面和密封的作用，绝大多数还会造成事故停炉，严重影响了热动设备的安全运行。造成这种事情发生的根本原因，不是我们选用的耐火耐磨材料骨料和粉料质量差，不能满足使用要求，而是配制的技术不过关和配比比例不合适。先进发达国家生产的耐磨材料，使用在密相区仅有20-30毫米厚，就可使用五万小时以上而且表面很光滑，质量是非常好的。而从我们使用的耐火耐磨材料磨损留下的痕迹分析，耐火材料中的骨料和各种粉料耐磨性能是可以的，由施工后表面特别光滑，当运行一段时间后，其表面就很粗糙或非常粗糙，这时比较粗糙的表面就会一层一层的脱落，更严重的用手一掰就下来一大块，用锤子一敲发出砰砰的酥松声音，追其根本原因就是使用在耐磨材料中的结合剂或粘结剂不好，不能将各种级配的耐火材料有机结合在一起，不能获得较高的强度和耐磨性能，不能使整个混凝土强度达到骨料的强度，这样就很难抵抗由高温造成的各种腐蚀和破坏，就很难确保炉子的正常运行，经常造成事故停炉就成了必然的结果，就成了一个无法抗拒的事实，所以选用什么样的耐火耐磨材料对后天安全运行意义特别深远和重大。如果一旦选用了不合适的耐火耐磨材料，以后想彻底更换要花费几倍的努力才能实现，这方面的教训实在是太多太多啦。结束语

人类的生存、生活和生产均离不开用火，为了防止高温造成的损坏，必须将耐火材料这门技术研究好和利用好。地球上的耐温氧化物质分布和含量基本差不多，而后天的合成方法及配比技术，是随各国的技术状况相差很大，我国的耐火材料与发达国家相比落后很多，不论是耐压强度、抗折强度、粘合强度，还是体积密度、真实比重等都与发达国家有较大的差距，在这种情况下我们更应该高度重视为高温技术服务的耐温耐磨材料的质量。在使用前根据情况精心选料，精心配制；在施工中严格按要求精心施工、精心养护；在运行中尽量避免对耐火、耐磨材料造成急冷急热而产生的膨胀不均造成的不应有的损坏。让耐火材料在热动设备、冶金工业、人类生活等方面发挥出他应有的作用，服务好高温技术、服务好人类的生产和生活。同时我们也呼吁国家级科研单位及早研制开发出若干种高强、耐磨、抗冲刷、热稳定性好的耐温耐磨材料，将我国与先进国家在耐火材料领域的差距缩小，从而赶上或超过发达国家，从而让耐温、耐磨这种辅助性材料在为热动设备服务的过程中不能影响其安全经济运行。

第三篇：循环流化床锅炉安装策划与实施

FW-420T／H型循环流化床锅炉安装策划与实施

摘要: 循环流化床锅炉是环保节能型锅炉，符合今后石化企业热电厂的发展方向，目前在国际上已进入大型化、商品化生产阶段，国内热电厂也陆续开始采用。但它必竟是一种新的应用技术，其锅炉结构特殊，燃烧方式与煤粉炉有本质区别，国内已有的经验还相对较少，国内都是近年来才开始设计、制造、安装、调试、运行，无成熟的经验可借鉴。本文根据某石化公司热电事业部420 t/h循环流化床锅炉的安装经验，从该类型锅炉的设计特点、施工难点、主要施工方案策划、施工过程控制和管理、锅炉调试、试运阶段制定的特殊方案及实施等几方面进行了介绍。该锅炉在安装中消除了以往同类工程中易出现的问题，投运后机组运行稳定，各项运行主要指标达到设计考核标准，实现了机组168小时试运后不停机连续运行80天的优异成绩。对今后同类型锅炉的安装具有借鉴和指导的意义。

关键词:循环流化床锅炉；安装；施工组织 循环流化床锅炉基本结构

某石化公司热电事业部10#锅炉是福斯特惠勒（FW）公司制造的FW-420T／H-12.5M型锅炉，为单汽包、自然循环、半露天布置的循环流化床锅炉，锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上，采用高温旋风分离器进行气固分离，采用外置换热器控制床温及再热汽温。本锅炉由5跨组成，第1、2跨布置有主循环回路(炉膛、旋风分离器、回料器以及外置式换热器)、冷渣器以及二次风系统等；第3、4跨布置尾部烟道(包括高温过热器、低温再热器以及省煤器)；第5跨为单独布置的回转式空气预热器，空气预热器采用四分仓回转式空气预热器。炉膛采用全膜式水冷壁结构，炉膛底部采用裤衩型将下炉膛一分为二。布风板之下为由水冷壁管弯制围成的水冷风室。锅炉采用回料器给煤方式，1 4个给煤口布置在回料器上。石灰石采用气力输送，8个石灰石给料口布置在回料腿上。在水冷风室之前的2个一次风道内分别布置1台风道点火器，另外在炉膛下部还设置有2×4只不带点火和火检的床上助燃油枪，用于锅炉启动点火和低负荷稳燃。4台流化床式冷渣器被分为2组布置在炉膛两侧，每台冷渣器有9个排渣口，分别将底渣排到机械除渣系统。4台高温旋风分离器布置在炉膛两侧的钢架副跨内，在旋风分离器下各布置1台回料器，由旋风分离器分离下来的物料一部分经回料器直接返回炉膛，另一部分则经过布置在炉膛两侧的外置换热器后再返回炉膛。外置式换热器内布置有受热面，靠后墙外置式换热器内设置有中温过热器(ITSl和ITS2)，可以通过控制其间的固体粒子流量来控制炉膛温度；靠前墙外置式换热器内设置有低温过热器(LTS)和高温再热器（HTR)，可以通过控制其间的固体粒子流量来控制再热蒸汽温度。汽冷包墙包覆的尾部烟道内从上到下依次布置有高温过热器、低温再热器、省煤器。

循环流化床锅炉工作原理及典型结构如图1及图2所示。

图1.循环流化床锅炉工作原理图

图2.420吨循环流化床锅炉典型结构图 循环流化床锅炉施工难点

FW-420T／H-12.5M型CFB锅炉钢结构、受热面、烟风管道、汽水管道、附属机械安装工程量与同类型煤粉炉相当，其中钢结构总重量1860 t，受热面总重量2000 t。但是旋风分离器及进出口烟道体形尺寸较大，吊装难度大。

锅炉下部设备管线布置密集，安装高峰时期多工种、多工序交叉，施工条件差，工作难度大，安全隐患多；锅炉受热面安装焊口约22000道，其中T91焊口3200余道，焊接工程量大，质量要求严，技术要求高。

在施工中，相对常规煤粉炉，CFB锅炉增加了炉墙砌筑这一较大工程量，FW-420T／H-12.5M型CFB锅炉每台锅炉炉墙砌筑总量达到约 500 t，施工工期需要3个多月。一些部位炉墙完工后才能安装受热面，如冷渣器；而有些部位则需先安装完受热面，并完成水压试验后才能施工炉墙，如水冷壁内炉墙；一些部件应在地面组装后再吊装；更多 3 的部件要在设备安装完成后才能进行施工。炉墙材料种类多，工艺要求严格，浇筑料的配合比、拌合质量、浇筑时间的控制等直接关系到成品的质量；膨胀缝的设置关系到锅炉的安全运行。高峰阶段筑炉熟练工需求量大(约90人)，筑炉料垂直运输困难等问题是施工管理的重点和难点。主要施工方案策划与实施

3.1 施工场地的需求

锅炉岛占地50 m x60 m，其两侧有一定的空间可布置吊机和临时存放待安装设备。锅炉安装组合场除满足锅炉受热面预组合、烟风道加工预组合需求外，同时考虑有500—600 m2的分离器及进出口烟道预组合场地。

3.2 主要施工机械的配置

根据该锅炉的特点、结构型式、设备质量选择施工机械。FW-420T／H-12.5M型CFB锅炉最重件为汽包，吊装质量90 t，在锅炉炉顶设置构架用卷扬机吊装就位；锅炉大板梁最重件70 t，水冷壁、分离器本体及进出口烟道等预组合后，单件最大质量近50 t。从满足吊装能力考虑，锅炉安装配置l台280 t履带吊为主吊，80吨汽车吊为辅吊；设备组合场配备2台40 t龙门吊；安装高峰期，配备2--3台移运式吊机。

3.3 主要设备的施工方案

总结以往几台CFB锅炉的施工经验，该锅炉钢架安装阶段采用锅炉中间开口式，主吊机布置在锅炉中部进行吊装，在完成对侧旋风分离器本体、分离器进出口烟道等的吊装工作后，从炉前至炉后顺序安装完锅炉中间的钢架梁柱和吊装大板梁，主吊从炉后退出吊装其余设备。锅炉汽包设计为支承式，布置在前炉顶l～2号大板梁中间。汽包吊装质量90 t，用吊机无法吊装就位。经研究，在前炉顶安装门型架，装在l～3号大板梁上，2～3号大板梁间次梁缓装，在后炉顶布置2台15 t卷扬机。汽包进场后拖运至炉底2～3号大板梁中间轴线，用卷扬机提升并越过炉顶，通过布置在门型架上的2台跑车同步平行移动到汽包安装轴线，松下卷扬机使汽包正确就位。

水冷壁根据吊机起重能力和方便高空安装为原则划分组件，分片吊装。四侧水冷壁组件就位后，将水冷风室组件临时存放于炉底，吊装水冷壁布风板，再吊装裤叉型隔墙，最后封闭水冷壁顶棚。在吊装水冷壁过程中，将灰斗、冷渣器、回料系统冷热灰管等同步吊装就位，以免事后增加安装难度，也为炉墙施工创造条件，保证安装工期。

后竖井受热面吊装采用炉后开口方式，在后顶棚底部装设卷扬机，利用炉后30 m层的锅炉平台作为吊装过渡平台，后竖井高温过热器、低温再热器、省煤器管排从最上层一直吊到底层，最后封闭后包墙。

锅炉内炉墙工程量大，施工工期长，因此设备系统的安装应为炉墙施工创造条件。锅炉炉墙施工分砌筑和浇筑2种型式。材料有耐火耐磨砖、耐火保温砖、耐火耐磨浇筑料、耐火保温浇筑料等多个类别，各种材料不得混用。在炉墙施工主要作业面，规划作业场所，布置水电等动力设施和存料平台。炉墙施工前，应准备好所需的搅拌机、物料提升卷扬机等机具，制作浇筑、砌筑所需的模板等。风道燃烧器预燃室在地面浇筑炉墙后再吊装，这样可保证炉墙施工质量、方便施工。排渣锥形阀至冷渣器的排渣管等管径小的管道，以满足吊装为前提，应在地面施工。冷渣器按组件供货，在安装就位后，将管排拉出再施工炉墙。分离器及进出口烟道、冷热灰管、风道燃烧器设备就位后，及时找正验收并分段交付炉墙施工。

3.4 受热面大件吊装技术优化

大型流化床锅炉的安装工期一般都很长，如何才能缩短锅炉的安装工期一直是研究探索的课题。通过优化吊装方案，就能够大幅缩短锅炉的安装工期。因此，制定合理的吊装方案是提高锅炉施工效率的关键。3.4.1 受热面吊装主要工程量

(1)水冷壁系统

水冷壁系统分前后左右水冷壁及顶棚水冷壁，其中，前后水冷壁组件分为上段、中上段、中下段、下段；左右水冷壁组件分为上段、中上段、中下段、下段、水冷风室；炉膛裤衩位置还有隔墙水冷壁，分为四片吊装；顶棚水冷壁分两件吊装。

(2)包墙系统

包墙组件，四侧包墙均从上至下分均为两个组件，顶棚分为两个组件。(3)蛇形管排

高温过热器、低温再热器、高温省煤器各42片；低温省煤器252片；低温过热器、高温再热器、中温过热器

一、中温过热器二各30片。3.4.2 主要吊装方案

由于该石化热电事业部10#炉部分设备到货较晚，尤其是影响直线进度的汽包、高过等到货晚，直接影响现场整体施工进度，为缩短施工工期，制定科学合理的吊装方案就是整个工程的关键。为提高整个锅炉的施工效率，施工中在充分研究图纸资料的基础上制定了受热面大件吊装的主要指导思想：大件吊装分三条主线：即炉膛区、外置床区、后竖井区，将大量繁重的吊装任务分解为三部分，并为各条线配备合理的吊机资源及施工力量，三条主线同时施工，制定科学合理的吊装顺序，确保工作在最短时间内完成。

(1)炉膛区

根据以往通用的施工方案，水冷壁一般都是尽量在地面进行焊口组合焊接，刚性梁在水冷壁吊装前临时悬挂，水冷壁就位后再安装刚性梁。由于水冷壁刚性梁安装难度很大，同类型锅炉在安装过程中曾吃过不少苦头，可以说，水冷壁安装工期长是因为刚性 5 梁安装困难导致的。在研究和分析的基础上，我们抛弃了传统的地面组合焊接水冷壁焊口的方法，地面只组合焊口但不焊接，而是将刚性梁组合在水冷壁上，这样水冷壁吊装就位后只要将焊口施焊完，工作就基本结束了。加之汽包到货晚，这个方案更加合理。接下来最重要的就是制定合理的吊装顺序。由于顶板左右水冷壁吊杆梁之间的净空尺寸不能保证前后水冷壁及两侧水冷壁吊装(裤衩位置及水冷风室除外)，所以需要将右侧水冷壁吊杆梁缓装，即右侧水冷壁最后吊装，所以水冷壁吊装顺序如下：

水冷壁全部采用280吨履带吊从炉顶开口吊下。由于后水冷壁不影响汽包就位，先将后水冷壁全部吊装完，汽包就位后，先吊装前水冷壁及左侧水冷壁，可直接吊至下段(余水冷风室)；将右侧水冷壁中上段、中下段、下段存放至锅炉0米，将右侧水冷壁上段存放于大板梁上，然后吊装右侧水冷壁吊杆梁及吊杆。吊杆梁及吊杆安装完后，依次将右侧水冷壁上段、中上段、中下段、下段就位；水冷风室在右侧水冷壁就位后直接从顶吊装至锅炉0米存放。四侧水冷壁找正加固后从炉项将布风板(左右各一)吊下，找正焊接加固后即可吊装裤衩位置隔墙水冷壁。最后吊装顶棚水冷壁。由于地面提前组合了刚性梁，且吊装顺序合理，10#锅炉自汽包吊装至水冷壁吊装完、安装完，仅用了35天，汽包吊装就位到锅炉整体水压仅80天。

(2)外置床区

外置床布置在锅炉左右两侧，共四个床，外置床内布置有低温过热器、中温过热器

一、中温过热器二和高温再热器管排，主要作用是吸收旋风分离器分离出来的高温床料的热。外置床上方入口与旋风分离器回料阀出口相连，外置床下方出口与冷渣器入口相连。

钢架第二层找正验收后即可进行外置床壳体的安装工作，之后即可进行管排的吊装工作，管排吊装用25T汽车吊从炉膛内将管排吊至外置床位置，再用卷扬机接钩就位，此部分受热面的吊装提前进行。

(3)后竖井区

吊装大板梁前先将大灰斗存放到位并作加固，后竖井受热面管排主要采用1OT电动葫芦进行吊装，四侧包墙均组合为上下两段，顶棚包墙组合为两件，将10T电动葫芦组合于其中一片上，先将前、左、右包墙吊装就位，后包墙临时存放于最后一排钢架内侧；由于省煤器护板与低温省煤器吊装交叉，因此，提前将前、左、右三侧省煤器护板组合存放就位；包墙及省煤器护板吊装后即可吊装顶棚水冷壁，顶棚水冷壁吊装就位后及时将1OT电动葫芦吊挂装置安装调整好，试重后即可进行管排的吊装工作。吊装时先吊装高过、低再、高省三组，用80吨汽车吊从地面将管排吊至34.7米平台用电动葫芦接钩吊装就位，从前至后吊装，采取高过、低再、高省交叉各吊一片的方法向后推进，直到将所有管排吊装结束；高过、低再、高省吊装结束后将后包墙就位，同时将包墙中间集箱(下集箱位置)安装就位；热处理结束后将1OT电动葫芦移至中间集箱上，用同样方法吊 装低温省煤器。

3.5 焊接工艺和施焊方法要点

锅炉安装，焊接质量常常是施工质量控制的关键和难点。该锅炉本体受热面及内部联络管道使用了包括T91在内的多种材质，合金钢管所占的比例较高。为了保证锅炉的焊接质量，在施工中制定了具有较高技术水平和针对性的焊接方案，并采取了大量措施。

壁厚小于6mm的所有锅炉受热面管子、锅炉本体疏放水、排污等一次阀内高压附属管道等，或壁厚虽大于6mm，但焊接位置困难的锅炉受热面管子，采用全氩保护焊，使用专用氩弧焊丝；壁厚大于6mm的锅炉本体汽水管道包括下降母管、下降支管、汽水联络管、汽水集箱、锅炉中低压管道等，采用氩弧焊打底手工电弧焊填充盖面工艺。

焊接预热和热处理必须严格按照热处理工艺文件执行，预热温度和时间必须符合要求，热处理的部位、温度时间曲线、防风防雨等防护措施符合工艺规定。

切实做好焊材的管理，焊工凭经审批的焊材领用单领用焊材，减少焊工焊不同材质的变换次数，尽量做到在合理情况下专人焊接，在最大程序上减少焊材混用的可能。做好现场焊工焊材使用的监督和检查，当天用不完的焊材要及时交回仓库，然后由焊接管理人员根据情况决定处理方式，禁止焊工在现场相互借用焊材、使用隔日剩余焊材和使用标识不明的焊材。

做好焊接环境条件的保证和防护工作，切实保证焊接必须达到的温度、湿度、风力等条件。需要特别注意的是炉内的炉膛抽风防范和高空不良焊接位置的焊接措施。

3.6工期计划

按当前同类型锅炉安装相对先进的工期编制，总工期300天(从锅炉钢架吊装开始至点火冲管结束)。锅炉安装过程中，各作业项目并不完全按每天8小时工作制，关键作业面需延长作业时间，甚至连续倒班作业，以保证相关项目的正常实施和工期目标的实现。施工过程控制与管理

4.1 技术质量控制

4.1.1 锅炉受热面安装控制重点

锅炉受热面重点关注内部浇筑有炉墙部位的安装工艺质量，这些部位如发生问题，处理较为困难。安装前认真检查设备质量，检查受热面外观无损伤、严重锈蚀；抽查受热管子焊口制造质量、测量受热管子壁厚、复核设备材质等。安装中，严格控制管道焊接工艺，焊口100％进行外观检验及无损检测，焊接在管件上的各种附件由合格焊工施焊，并认真检查，管件及焊口经锅炉整体水压试验确认无渗(泄)漏。该型式锅炉属微正压锅炉，锅炉正常运行中炉膛出口风压约为±100 Pa，炉膛下部、外置床等部位达10k Pa以上，极易发生漏烟、漏灰；因此，应对锅炉受热面、烟风室焊接密封进行严格检查，彻底清除制造和施工缺陷。

4.1.2 分离器及回料系统安装控制重点

分离器组合、安装重点是控制几何中心尺寸(纵横中心、标高)，其垂直中心线必须是从上口到下口通线检查，分离器中心筒相对于分离器的中心位置必须准确，这关系到锅炉运行中烟气流向和烟气对内部炉墙的冲刷。分离器本体、进出口烟道、回料系统冷热风管组合安装要控制椭圆度、平整度，误差过大将影响下道工序炉墙的施工质量。4.1.3 非金属膨胀节安装控制重点

为解决炉本体与烟风管道等相互膨胀位移，CFB锅炉设计采用了较多的非金属膨胀节，这类膨胀节由于滑移体间隙设计不合理、外层蒙皮质量差或在运输、安装过程中发生损坏，锅炉运行中会出现超温、蒙皮破损泄漏烟气等情况，造成锅炉停运。在安装前认真核查图纸资料，检查供货设备质量；安装中控制膨胀间隙、膨胀方向，安装全过程对外层蒙皮采取有效保护措施。4.1.4 炉墙施工控制重点

炉墙施工前，对炉墙材料抽样检验，不合格材料不使用；各种材料分类存放，材料存放采用防雨措施；现场制作的模板做到表面平整、光滑。设备系统安装验收完工部分，办理书面交接手续后，开始下道工序炉墙施工。炉墙销钉、抓钉焊接由合格焊工施焊，焊后认真检查。保温砖、耐火砖砌筑水平面、垂直面拉通线施工和验收，误差控制在±5 mm；上、下层砖错缝施工，灰缝饱满、均匀，有裂缝等质量缺陷以及小于2／3长度的耐火砖不再使用，处于向火面的耐火砖不得有缺角、掉边，拱面最后收口的锁紧砖必须是整块砖，从上往下锁入，并有紧力。严格控制保温浇筑料、耐火浇筑料的配合比、加水量，并让施工人员熟悉掌握，适时监控，防止作业人员以增加水量来提高浇筑料的流动性；浇筑料拌合均匀，按技术要求控制拌合至入模时间；浇筑用的模板拼砌严密，支撑体系牢固，以防止爆模、漏浆；浇筑料振捣密实，防止出现蜂窝、麻面；浇筑施工按1 m×l m为方格间隔施工，方块间用l mm厚陶瓷纤维纸隔开作为膨胀缝。膨胀缝正确留设，冷热灰管非金属膨胀节处炉墙施工保证滑移缝正确留出，滑移缝中不留有异物，防止被浇筑料浇死。需对各个部位的膨胀缝进行4级验收，并做好书面记录。

4.2 安全及文明施工管理

锅炉岛是整个工程建设过程中安全风险较大的区域，锅炉周边要设置围栏和安全通道，实施封闭管理。锅炉平台随构架同步安装，栏杆、围脚板齐全完善，各施工作业面的临时平台和通道及时规范搭设。在锅炉炉墙、外保温主要作业面搭设物料存放区，临时平台承载力应经计算并标志，每天产生的垃圾、余料及时清理外运。锅炉间管线统一布置，不影响施工、阻碍通道，氧乙炔管道避开电力线路敷设通道。脚手架搭设规范，实行验收挂牌制度。

交叉作业面力求错开作业时段，并设置可靠的隔离设施。锅炉大件吊装阶段，许多部件属临时吊挂，采取措施防止吊挂件因受碰撞、吊具松脱而滑落。分离器本体及进出口烟道炉墙施工时，内部作业人员多，粉尘大，空气流动性差，在其壳体上开设了多个通风孔，并装设通风机。炉墙材料不过多存放在脚手架上，以免掉落打击下方人员。锅炉烘炉阶段重点防范火灾的发生，油管道经过水压试验，烘炉机周边易燃物彻底清除，油管接头下部设置积油桶，重要设备(如电缆)进行遮隔，放置消防器材。锅炉调试、试运阶段的特殊方案及实施

5.1 辅机及系统分部试运

根据锅炉制造厂、炉墙材料供应方提出的技术要求，炉墙施工完成后(尤其是耐火浇筑料)要在自然环境下养护约20天，而锅炉风机启动试运，会对正在施工和已完工炉墙质量带来影响，因此出风不能进入炉内。采取将风机出口风道设在合适位置，且与炉内隔断，出风直接排空，以提前试转风机。

5.2 低温烘炉与锅炉化学清洗

低温烘炉是通过外部临时烘炉设施将炉内烟气温度逐步提升至约400℃，烘炉时间控制不少于168 小时，可基本去除炉墙材料中的游离水。

低温烘炉要外接一些临时设施，包括烘炉机、油管道、压缩空气、供电电源等，这些设施要布局合理、规范；烘炉机尽量靠近炉体，以免烘炉机出口风管过长，在烘炉中被烧坏。为避免炉内热烟气大量流失，造成烘炉温度难于控制，将与炉室相连的冷热风管临时封堵，锅炉密相区上部、分离器出口烟道、烟窗等处设隔断(但不必完全密封)。为防止外置床受热面干烧，用薄铁皮将管束包裹遮隔，冷渣器受热面拉出体外，烘炉完后再回位。同时，为防止烘炉时油烟在空预热器传热元件上附着，导致空预器失火，以及油烟在电除尘器极板上附着，影响除尘效果，在空预器进口烟道上安装临时排烟口，并在空预器进烟口处安装捕油网。为防止回转式空气预热器超温导致回转体变形，烘炉期间需投入空气预热器，启动l台一次风机运行(送风临时排空)。

锅炉化学清洗过程要将炉水温度提升至约150℃，化学清洗时间约48小时，因此将锅炉化学清洗与低温烘炉2个方案合并进行。低温烘炉开始将炉水温提升至化学清洗所需温度，维持该温度至化学清洗结束，之后继续升温，进行低温烘炉后续过程。

为检验烘炉效果和耐磨耐火浇筑料的性能，在炉墙施工的同时制作炉墙试块，烘炉前分别放置在烘炉重点部位。为利于烘炉部位水分的散发，在外置床壳体侧面、分离器顶部、分离器出口烟道顶部、风道燃烧器顶部、回料腿等处开设排湿孔，低温烘炉结束后封焊。

5.3 锅炉添加床料

锅炉床料是锅炉启动建立床压、实现物态循环的基础，锅炉首次启动床料可用经过筛分的细砂(粒径不大于5咖)来填充，锅炉正常运行中通过调节排渣量维持床压。锅炉首次启动需添加近700 t床料。采用人工添加床料费工费时。经过尝试。采取床料从煤场通过输煤皮带运送至煤斗，用给煤机送入炉膛，但外置床、回料阀部位的启动床料仍由人工添加一部分，锅炉启动后通过物料循环补充一部分。锅炉运行中，若床压低，燃烧难以调整，也可采用在煤场原煤中加入一定量的床料，通过给煤线添加。

5.4 锅炉膨胀系统的监视

锅炉低温烘炉开始和锅炉首次启动运行中，注意监视锅炉的膨胀位移情况，特别关注回料腿与炉膛、外置床与炉膛、风道燃烧器与炉膛几个部位膨胀节处的位移值，若出现位移不畅，应查明原因并消除，以免损坏设备。实施效果

在实施过程中，经过对受热面吊装方案进行认真的分析、研究和优化，明显缩短了吊装时间，提高了施工的效率。水冷壁吊装、安装组焊仅用时35天，比同类型锅炉节约近一个月时间，后竖井吊装就位仅用时25天，比同类型锅炉提前近一个半月时间，汽包吊装至锅炉整体水压试验用时仅80天，比计划工期提前40天，创造了循环流化床锅炉安装工期新记录。该石化热电事业部10#CFB锅炉由于施工过程控制科学、严谨，未发生重大质量事故和安全事故，安装质量优良，以往同类型锅炉安装、运行中出现的问题在该工程基本消除，机组运行稳定，各项运行主要指标达到设计考核标准，实现了机组168 小时试运后不停机连续运行100天的优异成绩。

第四篇：浅谈循环流化床锅炉的燃烧与控制

浅谈循环流化床锅炉的燃烧与控制

摘要：文章阐述了循环流化床锅炉的燃烧特性和传热机理，结合循环流化床锅炉结构的特点，分析了对锅炉燃烧的影响因素，论述了常规情况下与循环流化床锅炉燃烧有关的主要参数的控制和调整问题。

关键词：循环流化床

燃烧控制

运行

调整

循环流化床锅炉是一种新型高效低污染的燃烧设备，是解决燃煤污染的重要途径之一，近几年来，大容量的循环流化床锅炉在我国得到了大量的应用，循环流化床锅炉在运行操作中与煤粉炉有很大的不同，而实际运行中许多运行人员更倾向于用原来操作煤粉炉的方式和经验操作循环流化床锅炉，结果导致经济性降低，甚至出现事故。经过查阅有关资料，分析了循环流化床锅炉的燃烧特性和传热机理，并在仿真机上进行了大量的试验，对循环流化床锅炉燃烧的控制与调整作了一下简述，希望能给锅炉运行人员一些参考。1.循环流化床锅炉的总体结构

循环流化床锅炉主要由燃烧系统、物料循环系统、尾部烟道三部分组成。其中燃烧包括风室、布风板、燃烧室、炉膛、煤及石灰石供给系统等几部分：物料循环系统包括旋风分离器和J阀回料系统两部分；尾部烟道布置有过热器，再热器，省煤器，空气预热器等受热面组成。2.循环流化床锅炉的燃烧特性和传热机理

循环流化床锅炉的主要特征在于在于颗粒在离开炉膛出口后进适当的气固分离装置和回料装置不断的送回床层燃烧。燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风设有一次风和二次风；一次风作为一次燃烧用风和床内物料的流化介质由布风板送入燃烧室；二次风沿炉膛高度分为两层布置，以保证提供给燃料足够的燃烧用空气并参与燃烧调整；燃烧室内的物料在一定流化风速作用下，发生剧烈扰动，部分固体颗粒在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大的颗粒因重力作用沿炉膛内壁向下流动，炉膛内形成气固两相流；一些较小的颗粒随烟气飞出炉膛进入旋风分离器，进过气固分离，被分离下来的的颗粒沿分离器下部的返料装置送回到燃烧室循环燃烧，经过分离的烟气通过尾部烟道内的受热面吸热后，离开炉膛。使锅炉炉膛内有足够高的灰浓度，强化了传热，因此循环流化床锅炉炉膛不仅有辐射传热方式，而且还有对流及热传导等传热方式，大大提高了炉膛传热系数，确保锅炉达到额定出力。3.循环流化床锅炉主要参数的的控制与调整

循环流化床锅炉的燃烧运行中，床温，风量燃料粒度和床层厚度等是几个最为关键的指标。3.1床温

维持正常的床温是循环流化床锅炉稳定运行的关键。为保证良好的燃烧和传热，床温一般控制在850—930℃之间稳定运行。在运行中要加强对床温的监视，温度过高，容易使床内结焦造成停炉事故，并且影响脱硫的效果，温度太低容易造成低温结焦。影响床温的因素主要有负荷，投煤量，返料量，风量及一二次风配比等，具体有以下几方面：

（1）运行中煤种的变化时，发热量的变化会改变床内的热平衡，从而影响燃烧，传热和负荷，也会影响排放量，易造成床温波动发热量越高，床温就越高。

（2）给煤量不均时，时多时少，会使床温忽高忽低，尤其有时操作不慎或短时间断煤会使床温短时间下降。

（3）负荷改变后，风量配比为及时调整，如负荷增大煤量，风量未相应增加，床温就会下降，反之，床温就会上升

（4）运行中给煤粒度控制不严或煤质太差，排渣不及时，会使硫化床底部硫化质量恶化，同时料层阻力增加会使风量减少，风煤配比失调，造成床温逐渐下降。

（5）风煤配比调整不当，煤量过多，风量过小时，煤在炉内不能良好燃烧，是床温逐渐降低。如果运行人员误认为煤量不够，继续增加煤量，会使风煤比严重失调，床温急剧下降，如果风量过大，则会使烟气带走的粒子热量增加，也会使床温降低。

床温的调整控制主要根据负荷和煤质的变化，及时调整给煤量，并保持合适的风煤比和床层的厚度，使床温维持在最佳的范围内运行。运行中床温气压有变化时，要及时按变化趋势相应调整给煤量和风量。对于床温的调整和控制应特别仔细，由于运行中热电偶所反映的温度总是滞后于实际温度，所以不能等到床温表的指示已超过正常范围后再去调整，这时即使完全停止给煤或给煤加到最大，床温还是继续上升或下降，又造成结焦或熄火的危险。在床温波动不是很大时，要进行细调，分几次进行。等到床温变化较大时，在做大幅度的调整方法是不妥的。无论如何调整给煤风量都必须保证底料有良好的硫化质量，以防结焦和熄火。3.2 风量

一次风的作用主要使床料良好的沸腾工况，且提供燃烧所需的氧气，二次风的作用是赠的烟气的扰动，减少烟气的热偏差，提高炉膛出口烟温，同时也能提供燃烧所需的氧气。对风量的调整原则是在一次风满足硫化的情况下，相应的调整二次风，一次风的大小直接关系到流化质量的好坏，循环流化床锅炉在运行前都要进行冷态试验，并作出不同的料层厚度（料层差压）下的临界流化风量曲线，在运行时以此作为风量调整的下线，如果风量低于此值，料层就可能流化不好，时间稍长就会发生结焦，对二次风量的调整主要是依据烟气中的含烟量的多少，一般控制在3%以内，如含氧量过高，说明风量过大，会增加锅炉的排烟热损失Q2,同时，烟气流速也较大，对受热面么损加剧；如果小又会引起燃烧不完全，增加化学不完全燃烧损失Q3和机械不完全燃烧热损失Q4。如果在运行中风量不够，应逐渐加大引、送风量，满足燃烧要求，并不断调整一、二次风量的配比，使锅炉达到最佳的经济运行指标。

应当注意的是投入二次风一定要根据负荷和炉温的不断升高、逐渐缓慢进行，切忌快速大量的投入。因为锅炉刚刚投入时，炉内热强度还是很低、系统燃烧还不够稳定，此时如果大量的投入温度较低的二次风，势必造成炉温加大的波动，给运行调整带来较大的困难，如果控制不好会造成灭火。3.3 燃料粒度

我厂循环流化床锅炉用煤为宽筛分物料，一般要求0—9mm, 燃料粒度的大小会引起送风量、燃烧份额和飞灰浓度的变化，从而影响气温的变化。如果燃煤的粒度大于9—11mm时,若维持在设计风量下运行有可能使粗颗粒沉积而引起事故（这是循环流化床锅炉不能长期稳定运行的原因之一），为使粗颗粒流化，必需加大送风量，结果造成颗粒杨析增加，密相区的燃烧份额降低，稀相区的燃烧份额增加，同时增大送风量又使过热器区的烟增加，是气温上升，严重时

还可能使部分细颗粒煤在过热器区域燃烧，而造成气温超限。造成燃煤粒度不符合要求有以下几方面，运行中严格控制，保证锅炉的安全经济运行。（1）制煤系统不合适，原煤未经过筛分就进行破碎，造成细粉煤含量过多。（2）筛子运行不正常，运行一段时间后特别当煤较湿时，筛孔发生部分堵塞，使煤的颗粒越来越细。（3）输煤系统上无吸铁装置或运行不正常，使铁钉、铁片等进入流化床中。（4）破碎机运行不正常，破碎效果不佳，破碎后煤不过筛，都将造成大颗粒煤大量进入床中。（5）筛子出现破损，使筛孔变大，造成粗颗粒的煤大量进入床中。3.4料层厚度

料层厚度是通过监视料层差压值来得到的，通常将所测得的风室与燃烧室上界之间的压力差值作为料层差压的监测数值。合理的控制好料层厚度，直接影响风室压力和风机电耗，料层过厚会使送风量降低，有可能引起流化不好造成炉膛结焦或灭火；料层太薄虽送风量调整范围大，但运行不稳定，负荷较低时节流损失。一般低负荷采用小风量薄料层运行，高负荷采用大风量，厚料层运行。保证料层的厚度和流化质量可通过炉底排渣控制，排渣时应根据所燃用的煤种设定上下限，4 结束语

以上参数对循环流化床锅炉稳定燃烧和安全运行有一定作用。在运行中要结合所燃用的煤质及当时负荷情况，严格控制料层差压和床温，通过不断调整给煤量、风量,使锅炉达到最佳的运行效果, 最大限度的发挥循环流化床锅炉高效节能的优势。

参考文献

[1]：苓可发等，循环流化床锅炉理论设计与运行

中国电力出版社，1999 [2]：刘德昌等，流化床燃烧技术

中国电力出版社，1998

第五篇：循环流化床锅炉受热面磨损问题探讨与采用的防磨措施

中国电力（http://www.xiexiebang.com）

循环流化床锅炉受热面磨损问题探讨与采用的防磨措施

循环流化床锅炉以综合利用和燃烧技术的优势发展迅速，但在实际运行中也暴露出了一些问题，其中最主要是磨损问题，直接影响了锅炉长期稳定的安全运行。我们经过几年的不断探讨和实践，并借鉴循环流化床锅炉使用的先进经验，采用了一些解决实际磨损问题的措施。

公司现有二台75T/H次高压、次高温、中温分离循环流化床锅炉，一台75T/H次高压、次高温、高温分离循环流化床锅炉。1#锅炉是96年北京锅炉厂生产中温分离锅炉，于2000年5月18日投入运行。2#锅炉是2000年唐山锅炉厂生产中温分离锅炉，于2000年7月投入运行。3#锅炉是2002年济南锅炉厂生产的高温分离锅炉，于2002年12月投入运行。

因1#、2#炉炉型属中温分离，该炉型的优点是煤种适应性广，热效率高，负荷调节范围大，运行易于控制稳定等特点，但是这种炉型的磨损问题是个薄弱环节。磨损的问题主要在炉内受热面。该炉在炉膛内由下而上交叉紧密布置了蒸发管层、高温过热器层，低温过热器层、高温省煤器层等受热面，直接受到高温烟灰气流的高速冲刷，管系磨损较快，这已是这种炉型存在及发展的弱点，且烧煤矸石量越大，磨损程度越快。从国内已运行的该炉型来看，炉内受热面的布置和固定装置均存在不同的缺陷，管排中易形成烟气走廊，受热面大多数弯头、迎风面等未考虑有效的整体防磨措施。另外蒸发管管壁厚度仅3毫米，再加上安装质量如控制不严格，就会大大减少该炉型的使用寿命。我们就有关问题考察和了解同类型的锅炉在运行的厂家，大多都存在上述问题。锅炉运转率在80%以上，一般两年左右就要更换一套蒸发管，四年左右就要更换一套高、低过热器。每次工期在15天左右。

由于我公司1#锅炉属早期产品，存在上述不利因素较多，该炉已运行3年6个月时间，2#锅炉已运行3年4个月时间，在这期间暴露的磨损问题很多。根据我们的经验出现磨损问题，要及时采取防磨措施，这样才能得到较好的效果。

根据存在不同的磨损情况，我们利用计划检修和其它停炉机会设计加装了各种类型的防磨护瓦、板件等6000多套，对于不容易实行防磨措施的部位，进行了技术改造。通过实施以上措施，对延长锅炉受热面使用寿命，提高运转率，起到了很好的作用。

主要采用的防磨措施有以下几点：

1、对于最容易受磨损蒸发管部位，所有直管迎风面增装防磨护瓦，所有弯管表面全增装防磨护瓦。

2、高温过热器下部弯管表面全增装防磨护瓦，原来的有孔防磨导流板改为耐热钢无孔防磨导流板。

3、锅炉原设计高、低过热器之间是没有空间的，没有办法检查磨损情况和采取的有效防磨措施。为了解决上述问题，在不影响锅炉出率的情况下，进行了高低过热器之间增加检修检查空间改造，低温过热器每排去掉下部两根管道，并压缩列管排列空间整体上移380mm，高温过热器压缩列管排列空间整体下移120mm，炉体单面增加三个人孔门。改造后高、低过热器增加700 mm高度的检修检查空间。

4、高温省煤器下部弯管表面全增装护瓦，原来的有孔防磨导流板改为耐热钢无孔防磨导流板。

5、炉膛出口水冷壁管也是容易受磨损的部位，下部弯管部位采用注料耐火浇注料保护，直管部分采用加装防磨护瓦保护。

6、低温省煤器弯头部位存在磨损现象，采取能加到防磨护瓦加防磨护瓦，并将整个弯头部分用钢板遮挡防磨。

1#、2#锅炉在蒸发管大面积增加防磨护瓦和高、低过热器改造增加检修空间条件下，出力出率正常，达到了改造预期的目的。所采用的防磨措施，特别是对蒸发管的防磨措施，将大大提高其使用寿命。

3#锅炉炉型属高温分离，磨损问题主要在燃烧室卫燃带上沿膜式壁管的磨损。灰沿膜式壁管由上向下流到卫燃带上沿受到阻碍，转向时灰粒撞击膜式壁，造成膜式壁的磨损，磨损范围在卫燃带上沿300mm范围内。

厂家根据该炉灰粒流动特点，对卫燃带膜式壁管采用了耐磨合金喷焊措施，使灰粒的着力点不直接在膜式壁管上，从而减少了膜式壁的磨损，但是经实际运行证明，耐磨强度和使用寿命根本达不到要求。一

中国电力（http://www.xiexiebang.com）

般在半年左右就会出现磨穿问题，主要是卫燃带的膜式壁管与膜板夹沟处磨损严重。

为解决上述问题，提高卫燃带膜式壁管使用寿命，主要考虑采用以下两项措施：

1、对卫燃带膜式壁管的喷涂选择高强度耐磨合金，以提高耐磨性能。

2、在卫燃带膜式壁管上部加装耐热防磨导流板，减少回流灰的直接冲刷，目前已加装部分试用。我们使用循环流化床锅炉虽然有三年多的时间，但是和早期使用循环流化床锅炉的厂家经验相比还有差距，以上只是根据我们的碰到实际问题而采用的措施。这些防磨措施的实施，可以减小和遏止其磨损速度，延长其使用寿命。我们认为最有效的措施是在刚开始安装或大修更换部件时，就要落实切实可行的防磨措施，要比运行中或发现磨损问题再采取措施的效果要好。