消除CFB锅炉尾部受热面烟气走廊磨损技术试验研究

摘要：循环流化床锅炉分离器与尾部烟道形成П型布置，烟气由分离器进入尾部烟道前，由于惯性原理作用，尾部烟气特别是烟气走廊区域发生严重的非均匀含灰流动，布置于该区域的受热面由于承受不均匀的飞灰冲刷，经常被局部磨损泄漏造成机组停运。文章阐述了经自主设计采用阻而不堵的均流技术，彻底解决了这一困惑诸多电厂的老大难问题，该技术已经多年的实践检验，具有良好的市场应用前景。

关键词：CFB锅炉；尾部烟道；阻而不堵；防磨损；均流技术

中图分类号：TK222文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）11-0035-02

一、概况

循环流化床锅炉（CFB）是近年来快速发展起来的一种高效、低污染的新型锅炉，具有煤种适应性好、调峰幅度大、有害气体排放少等优点。在煤炭市场日益紧张，电厂用煤煤种多变的今天，CFB锅炉良好的煤种适应性具有了更好的优势。但同时煤灰颗粒大，特别是若分离器效率不高或运行不正常，将引起尾部对流受热面的严重磨损。

如图1所示，循环流化床锅炉烟气流程为：炉膛―分离器―水平烟道―尾部对流受热面―除尘器―烟囱。结构上分离器与尾部烟道形成П型布置，烟气由分离器进入尾部烟道前，经过九十度转弯，由于惯性原理作用，烟气进入尾部烟道后外侧（东向）含灰量及颗粒都大，内侧（西向）偏小。这样由于烟道结构造成尾部烟气发生严重的非均匀含灰流动。特别是尾部对流受热面均存在烟气走廊，由于烟气走廊阻力小，烟气流量大速度高。其结果飞灰含量大的外侧受热面烟气走廊区管子被局部严重磨损，甚至发生泄漏造成机组停运。

二、传统的防磨损方法及存在缺陷分析

传统的防止尾部对流受热面局部磨损的方法是在外侧弯头部位加防磨瓦或加截堵铁板。近几年也有采用喷涂耐磨材料预以防磨。但这些措施均是被动手段，不仅不能从根本上解决问题，而且投资大对锅炉安全、经济均有不同程度的负面影响。管子加防磨瓦，热态由于防磨瓦膨胀比管子大，易变位，形成局部烟气集中。发生局部磨损。另外管子加防磨瓦后改变了烟气流向，对下层管排易形成局部烟气集中磨损。烟气走廊加截堵铁板，会使烟气向内侧集中，使截堵铁板附近200mm范围内管子磨损加剧。而且加截堵铁板影响弯头的对流吸热，直接影响了锅炉的热经济性。

采用喷涂耐磨材料预以防磨也有致命的缺点，因尾部受热面很脏，这与喷涂工艺要求差别很大，所以耐磨层很难保持较长周期牢固敷着在管子上。一旦脱落，该区域磨损将十分厉害。另外喷涂耐磨材料多少会影响受热面吸热，锅炉煤耗将增大。还有喷涂耐磨材料造价较高，经济性很差。

三、烟气流场测定试验

设计的前提必须搞清烟气的实际烟气速度和含灰量，最初在一台670T/H锅炉省煤器入口沿东西向等距装五个测点，用测速仪测量各点烟速、用取样装置同时取烟气含灰量。

从实测烟气速度和灰量趋势图可以看处烟气走廊区域烟速、含灰量明显高于其他部位，均流的目标已相对明确。

四、烟气均流防磨结构技术

设计的原始思路是对尾部烟气通过一种结构使其进行再分配，再分配的结果达到烟气量与含灰量均匀。

根据设计前的烟速、含灰量试验结果，要达到烟气均流的目的，首先必须阻截烟道外侧（东向）烟气走廊区域的烟气，但为了保证受热面的换热和整个东西向流速均匀，必须不能堵死。其次堵截的烟气要设法引流到烟气量小的区域，只有这样才能保证整体烟速均匀。

基于上述思路，按照烟气走廊区域流场分布规律，设计采用了阻而不堵，分级反向抛撒的结构技术。

阻而不堵：如图3所示，在烟道外侧烟气走廊区域设计了截堵烟气通过的导流弧板。考虑走廊区受热面的换热（经济性），在导流弧板上均匀开孔。让一定比例的烟气顺流通过受热面。这种结构彻底统筹兼顾地解决了磨损和换热的问题。保证安全、经济双向受益。

分级抛撒：如图所示R带孔的导流弧板为一级抛撒，R1的导流弧板为二级抛撒。分级抛撒后达到均流均灰目的。

这种设计结构具有投资少、结构简单，安装方便的特点。试验性的改造项目安装后已经过近35000H的机组运行检验，其间经过小弧型板尺寸的改良，最终结果热态测试烟速五点偏差和含灰量均小于百分之十的偏差。

五、技术应用及安装工艺要求

（一）关键尺寸

1．一级导流弧板具有均流作用。开孔面积是试验所得。一般选不大于百分之三十。导流弧板至受热面间距选取科学，必须保证下部管排不被冲刷。

2．导流弧板出口角按飞灰抛到最远设计。

3．导流弧板半径选取按烟气走廊宽度确定。一般选取大R=1-1.1走廊宽度，小R=1/2大R。

4．牙型板起固定均流导流弧板作用，牙型尺寸视墙面管子情况确定。宽度一般选50～80mm。

5．导流弧板及连接板厚度4～6mm。

（二）安装工艺要求

1．阻而不堵，分级抛撒的结构一般适用于含灰量大的外侧烟气走廊。内侧烟气走廊可采用常用的双层阻力棒结构。

2．牙型板、均流导流弧板、连接板材质选用根据烟气走廊区烟温确定。烟温小于450℃，可以使用Q235钢。烟温小于480℃，使用20g钢。烟温小于530℃，使用15CrMo钢。烟温小于580℃，使用12Cr1MoV钢。烟温小于580℃，使用12Cr1MoV钢。

3．牙型板与包墙焊接，要求焊接在鳍片上。未焊对接处用高温胶泥粘铝棉密封，均流导流弧板与侧墙用高温胶泥粘铝棉密封。

4．牙型板、均流导流弧板、连接板对接必须满焊。

5．二级导流板浮隔在受热面鳍片上。

6．受热面下层可配套安装均流平板，效果更佳。

六、结论

利用阻而不堵、分级抛撒消除П型布置的尾部受热面烟气走廊磨损技术，属于专利性技术开发和研究，该技术已应用在350MW以下的九台机组，彻底解决了尾部受热面烟气走廊的磨损，取得了良好的社会和经济效益。对灰颗粒大的CFB锅炉，具有更大的推广应用价值。

作者简介：曹勇（1982－），男，陕西榆林人，神华神东电力有限责任公司生产技术部锅炉主管，助理工程师，研究方向：发电厂技术管理。