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第十一章 循环流化床锅炉的磨损、膨胀和结焦 第一节 循环流化床锅炉各部件的磨损 由于机械作用，间或伴有化学或电的作用，物体工作表面材料在相对运动中不断损耗的现象称为磨损。按磨损机理不同，磨损一般可分为粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、接触疲劳磨损、冲蚀磨损、微动磨损等。流体或固体颗粒以一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的磨损称为冲蚀（或冲击磨损）。冲蚀有两种基本类型，一种叫冲刷磨损，另一种叫撞击磨损，这两种磨损的冲蚀表面的流失过程的微观形貌是不完全相同的。冲刷摩擦是颗粒相对固体表面冲击角较小，甚至接近平行。颗粒垂直与固体表面的分速使得它锲入被冲击物体，而颗粒与固体表面相切的分速使得它沿物体表面滑动，两个分速合成的效果即起一种刨削作用。如果被冲击的物体经不起这种作用，即被切削掉一小块，如此经过大量、反复的作用，固体表面将产生摩擦。撞击磨损是指颗粒相对于固体表面冲击角度较大，或接近于垂直时，以一定的运动速度撞击固体表面使其产生微小的塑性变形或显微裂纹，在长期、大量的颗粒反复撞击下。逐渐使塑性变形层整片脱落而形成的磨损。一般在循环流化床锅炉受热面和耐火材料的磨损种，床粒颗粒与受热面和耐火材料的冲击角度在0～900之间，因此循环流化床锅炉受热面和耐火材料的磨损是上述两种磨损基本类型的综合结果。 磨损与固体颗粒浓度、速度、颗粒的特性和流道的几何尺形状等密切相关。在循环流化床锅炉中，受热面和耐火材料受到大量固体物料的不断冲刷，下表给出了各种锅炉典型的固体物料浓度和烟速的范围。 锅炉区域 固体物料浓（Kg/m3） 烟气流速（m/s） 循环流化床燃烧室密相区 100～1000 ４.5～7 循环流化床燃烧室稀相区 5～50 ４.5～7 循环流化床对流烟道 4 12～16 鼓泡流化床密相区 200～1000 1～3.5 煤粉炉对流烟道 2 20～25 燃气炉对流烟道 0 30以上 从表中的数据可以看出，循环流化床锅炉内的固体物料浓度为煤粉锅炉的几十倍到上百倍，因此受热面和耐火材料的防磨问题应特别重视。 通常情况下CFB锅炉再如下部位磨损比较严重，应设计防磨衬里（如图）： 以下分别讨论循环流化床锅炉内部金属件和耐火材料的磨损现象。 一、循环流化床锅炉金属件的磨损 （一）布风装置 循环流化床锅炉布风装置的磨损主要有两种情况。第一种情况是风帽的磨损，其中风帽磨损最严重的区域发生在循环物料回料口附近。其原因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。布风装置磨损的另一种情况是风帽小孔的扩大，这种现象也发生在鼓泡流化床锅炉中，这类磨损将改变布风特性，同时造成固体物料漏至风室。 （二）炉膛水冷壁的磨损 水冷壁的磨损使循环流化床锅炉中与材料有关的最严重的问题。炉内水冷壁管的磨损可分为四种情况：炉膛下部卫燃带与水冷壁过渡区域管壁的磨损；炉膛四个角落区域的管壁磨损；一般水冷壁管壁的磨损；不规则区域管壁的磨损。 1、炉膛下部敷设卫燃带与水冷壁管过渡（交界）区域的管壁磨损。 大型循环流化床锅炉，其炉膛下部敷设（卫燃带）高度通常为５ｍ左右，而磨损就发生在炉膛下部卫燃带与水冷壁管的交界处。其磨损机理有两个方面一是过渡区域内由于沿壁面下流的固体颗粒与炉内向上运动的固体物料运动方向相反，因而在局部产生涡旋流；另一个原因是沿炉膛面下流的固体物料在交界区域产生流动方向的改变，因而对水冷壁产生冲刷。卫燃带与水冷壁过渡区内水冷壁管壁的磨损并不是在炉膛四周均匀发生的，而是与炉内的物料总体流动形式有关。 本工程为防止下部水冷壁耐磨材料终止线（前、后水冷壁拐点以上05m）以上区域的磨损，采用由Ф51×6mm管子变为Ф60×8mm的管子，并加装防磨护板。中部水冷壁由4m的高度采用厚壁管（Ф60×8mm），从而增加次区域的防磨。 2、炉膛角落区域的水冷壁磨损 在一些已运行的循环流化床锅炉中，已发现炉膛角落区域的水冷壁磨损比较严重，其原因可能是角落区域内沿壁面向下流动的固体料浓度比较高，同时流动状况也受到破坏。 ３、炉膛一般水冷壁管壁的磨损 除卫燃带和水冷壁过渡区域以及炉膛角落以外，目前尚未发现炉膛水冷壁直管受严重磨损的情况，一般只是发现水冷壁管被磨亮。 ４、不规则区域管壁的磨损 不规则区域管壁包括穿墙管、炉膛开孔处的弯管、管壁上的焊缝等，此外还有一些炉内的测试元件，如热电偶。运行经验表明即使很小的几何尺寸的不规则也会造成局部的严重磨损。 （三）二次风喷嘴的磨损 在循环流化床锅炉中，二次风喷嘴紧邻于炉膛下部浓相区的上方，二次风喷嘴有烧红现象,导致这种现象的发生是由于浓相区内的脉动将床料带入二次风喷嘴，从而产生二次风喷嘴的磨损。 （四）炉内受热面的磨损 在循环流化床炉膛内，除布置炉膛水冷壁外，还布置了屏式过热器和再热器，其磨损机理与水冷壁相似