循环流化床锅炉(CFB)是20世纪80年代发展起来的一种节能环保型燃煤锅炉。与其它类型的锅炉相比，它具有燃料适应性好、燃烧效率高、负荷调节好、脱硫效率高、NOx排放低等优点。在近30年内循环流化床锅炉得到飞速发展，成为火力发电史上最有希望的低污染燃烧技术之一。但由于循环流化床锅炉采用特殊的燃烧方式，炉内受热面三管（水冷壁管、过热器管、省煤器管）磨损问题比其它锅炉更为严重，以至于出现漏管、爆管导致非计划停炉等问题，严重影响锅炉的安全运行、电厂的效益及工农业的正常生产。据有关统计，由于磨损造成的停炉事故接近事故停炉总数的’50%…。在这些受热面管子磨损问题中，水冷壁管的磨损问题尤为突出。因此，解决循环流化床锅炉的水冷壁磨损问题，是提高循环流化床锅炉利用率的有效途径。作者根据资料调研和多年的电站锅炉检验经验，对440t/h循环流化床锅炉的水冷壁磨损机理、磨损原因和磨损发生的主要部位进行了探讨、分析，提出一些切实可行的具有现实指导意义的防磨措施。
1、循环流化床锅炉水冷壁磨损机理
磨损问题是国内外行业专家不断深入探索的课题。研究发现，磨损主要与弋灰流速、飞灰粒径、
飞灰浓度以及流场的不均匀性有着密切关系。磨损量E就是衡量材料磨损性能的常用指标之一。
磨损量E的计算公式如下
式中：fl为灰粒特性系数，与飞灰粒径相关；f2为受热面布置形式及冲刷方式系数；C为飞灰浓度；V为飞灰流速；n在3.0~ 4.0之间的指数。在循环流化床中，床料和物料一直处于流化状态，使得飞灰浓度C很高，飞灰流速V也很大。这些都会加剧金属的磨损。
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，膜的硬度很高但很脆，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再形成新的氧化膜层，磨损就在这一过程中进行。循环流化床锅炉中，部件的磨损主要表现在冲蚀磨损。所谓冲蚀磨损，是指流体或固体颗粒以一定的速度、角度对材料表面进行的冲击磨损。在微观状态下，冲蚀磨损分为两种基本类型：一种是颗粒贴近材料表面冲击角较小、长期作用刨削材料表面而成的冲刷磨损；另一种是颗粒相对于材料表面冲击角较大（甚至接近垂直），高速运动的颗粒长期撞击材料使材料塑性变形层整片脱落而形成撞击磨损。意甲直播cctv5生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
2、循环流化床锅炉水冷壁主要磨损部位和原因分析
在440t/h儋环流化床锅炉炉膛内，由于固体物料浓度高、风速大，使得炉内水冷壁的磨损问题比较突出。在高速运动中，流场的不确定因素很多，其中固体物料沿着炉膛水冷壁向下回流是造成水冷壁管磨损的主要原因。实践表明，炉内水冷壁管的磨损主要集中在以下三个区域：
2.1炉膛下部密相区耐火材料与水冷壁过渡区域的管壁磨损
此过渡区域水冷壁磨损最为严重所示，主要有两个原因：一是沿水冷壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料逆向流动，在局部产生涡旋流；二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而对管子产生冲刷。但此区域的水冷壁管的磨损并非在炉膛四周均匀发生，而是与炉内物料总体流动形式相关。在阳山电厂的#3锅炉检验中，发现该部位磨损严重（如图2所示）。该管子规格∮60×6.5mm，最小需要壁厚5.62mm，而在此过渡区测得大量壁厚小于5.62mm的管子，其中最小壁厚为3.3mm，可见磨损非常严重。
2.2炉膛水冷壁四个角部区域管壁的磨损
炉膛水冷壁四个角部也是磨损较严重的区域。磨损的原因是该区域壁面夹角形成的空间使向下流动物料的浓度较大，同时物料沿水冷壁表面回流在角落区域发生碰撞使得流动状态遭到破坏，这就使得四角区域的水冷壁管磨损比较严重，甚至把鳍片磨穿。
2.3炉膛不规则区域管壁的磨损
不规则区域主要指水冷壁上有可能使下降的灰粒流动改变方向，对水冷壁形成冲击磨损的区域。如在穿墙管、炉墙开孔处的弯管、管壁上的焊缝和磨损补焊、人孔门和观火孔等圆孔处，等等。即使很小几何尺寸（灰粒尺寸的数倍）的不规则也会造成局部的严重磨损。磨损的主要原因是不规则管壁对局部流动特性造成较大的扰动，是由边壁区向下流动的高速、高浓度灰粒碰到不规则突起而改变方向冲刷水冷壁所致。在阳山电厂#3锅炉检验中发现的管壁焊缝余高未磨平、管壁表面突出物未割除和在梅县荷树园电厂#1锅炉检验中发现的临时吊耳焊点未磨平等都导致了该不规则区域的严重磨损。
3、防磨措施
3.1炉膛下部密相区耐火材料与水冷壁过渡区域的防磨措施
(l)在耐火层以上1000mm高度内的水冷壁易磨损部位喷涂耐磨合金
热喷涂技术是一种工件表面强化和保护的工艺方法。它以气，液态、电弧做热源，将喷焊材料加热到熔化或塑性状态，借助于压缩空气或火焰推力将之喷射到预处理工件表面上，以获得均匀致密的金属表层，起到耐磨损、耐腐蚀、耐热、抗氧化等作用，达到修复和延长使用寿命的目的。热喷涂叉分为火焰喷涂和电弧喷涂两种。近年来，国内循环流化床锅炉大多采用亚音速火焰喷涂、普通电弧喷涂、超音速电弧喷涂和亚音速火焰喷涂相结合的喷涂方法。
根据不同的喷涂方法，不同的厂家采用的喷涂材料也不尽相同，但主要是含陶瓷相材料（如高铬镍合金材料）。目前常用的的喷涂材料有Ni60、25NiCr/75Cr3C2、FeAl/WC、LX88A等，这些材料都不能同时完全满足既耐高温、耐磨、耐蚀、抗氧化又具有良好的热导性等各项要求。
综合生产成本、工艺性能、防磨效果等多方面因素，根据电厂的实际情况，常采用亚音速火焰喷涂镍基合金粉末N160方法。该粉末具有硬度高，硬性好(在600℃左右，HRC≥54～57)、熔点低、自熔性好、价格低廉等特点，良好的流动性可获得光滑平整的焊层表面。利用该技术，喷涂层厚度一般为0.6~0.8mm，与母材结合强度可达290Mpa。Ni60粉末的化学成分如下表1：
(2)采用防磨弯管技术
目前新设计的CFB锅炉，普遍采用将膜式壁折弯（让管），使该处浇注料与膜式壁肋片形成上下一致的垂直平面。这样物料流沿壁面平直下滑，消除了局部涡流区，使耐磨材料与光管交界处的磨损大大减轻。采用该技术的CFB锅炉，在浇注料施工完毕后拆模板时，一定要检查确认浇注料与折弯上部膜式壁肋片过渡要平滑，不能出现台阶或渗浆造成的棱角。
该措施一般适用于新设计的锅炉；而对早期投运的锅炉进行让管改造的投资太大，因此很难推广到老锅炉的改造中。
3.2炉膛四个角部区域的防磨措施
目前，一般对炉膛角部的几根水冷壁管沿高度方向全部敷设耐磨浇注料，或将角部的水冷壁和鳍片往炉膛内平移8～15mm，使每个角部的水冷壁由一个90°夹角变成两个约135°夹角，从而大大减少角部的严重磨损问题。
3.3防磨堆焊技术
防磨堆焊技术常应用于管子局部磨损部位。在需要防磨的金属材料表面，堆焊一定厚度的熔焊金属，使被防磨母材具有较高的抗磨损性能；该技术常应用于水冷壁过渡区、吹灰孔等处。例如，CrMoWVNhTi系合金就是一种工艺性能优良、高硬度(HRC≥62)耐磨铁基堆焊材料，其强化机构是强韧性良好的马氏体基体和弥散分布的一次碳化物颗粒，可起到很好的防磨效果。
3.4水冷壁上避免凹凸不平
任何壁面凸起物都会带来严重的磨损。因此，向火焊缝要磨平，突出物要割除、磨平且保证光滑，鳍片应避免在安装时向外凹陷。
3.5保持膜式壁的垂直度
膜式壁的垂直度对磨损程度有非常重要的影响。因此制造水冷壁时要保证直线度、安装时要保证垂直度。随着对循环流化床锅炉认识的深入，对制造和安装质量要求的大大提高，这类磨损已大幅度减少。
3.6优化运行调整，降低燃料粒径，尽量减少一次风。意甲直播cctv5生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
燃料粒径越小，越有利于燃烬和提高锅炉热效率、减低对管子的磨损，但也意味着碎煤设备和能耗的增加。相反，粒径越大，将加大一次风的使用量，增大磨损。国内对流化床研究数据表明，燃料粒径介于20—650um时降低磨损的效果最好。因此，在运行中要严格控制燃料的粒径，在满足燃烧的前提下，尽量减少一次风和二次风的使用量，从优化运行上降低水冷壁管的磨损。
4、结论
循环流化床锅炉以其环保、高效等优越性得到越来越快的发展。目前，国内部分电厂的1025t/h亚临界再热自然循环流化床锅炉已经运行，且更多的1025t/h循环流化床锅炉正在安装之中。循环流化床锅炉水冷壁防磨措施虽取得了一些成效，但从运行结果来看，形势仍然非常严峻。因此，如何从防磨机理出发，采取进一步的防磨措施，还需要更多的研究和实践，这对循环流化床锅炉的推广应用是一个十分重要又现实的问题。
1、循环流化床锅炉水冷壁磨损机理
磨损问题是国内外行业专家不断深入探索的课题。研究发现，磨损主要与弋灰流速、飞灰粒径、
飞灰浓度以及流场的不均匀性有着密切关系。磨损量E就是衡量材料磨损性能的常用指标之一。
磨损量E的计算公式如下
式中：fl为灰粒特性系数，与飞灰粒径相关；f2为受热面布置形式及冲刷方式系数；C为飞灰浓度；V为飞灰流速；n在3.0~ 4.0之间的指数。在循环流化床中，床料和物料一直处于流化状态，使得飞灰浓度C很高，飞灰流速V也很大。这些都会加剧金属的磨损。
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，膜的硬度很高但很脆，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再形成新的氧化膜层，磨损就在这一过程中进行。循环流化床锅炉中，部件的磨损主要表现在冲蚀磨损。所谓冲蚀磨损，是指流体或固体颗粒以一定的速度、角度对材料表面进行的冲击磨损。在微观状态下，冲蚀磨损分为两种基本类型：一种是颗粒贴近材料表面冲击角较小、长期作用刨削材料表面而成的冲刷磨损；另一种是颗粒相对于材料表面冲击角较大（甚至接近垂直），高速运动的颗粒长期撞击材料使材料塑性变形层整片脱落而形成撞击磨损。意甲直播cctv5生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
2、循环流化床锅炉水冷壁主要磨损部位和原因分析
在440t/h儋环流化床锅炉炉膛内，由于固体物料浓度高、风速大，使得炉内水冷壁的磨损问题比较突出。在高速运动中，流场的不确定因素很多，其中固体物料沿着炉膛水冷壁向下回流是造成水冷壁管磨损的主要原因。实践表明，炉内水冷壁管的磨损主要集中在以下三个区域：
2.1炉膛下部密相区耐火材料与水冷壁过渡区域的管壁磨损
此过渡区域水冷壁磨损最为严重所示，主要有两个原因：一是沿水冷壁面下流的固体物料与炉内向上运动的固体物料逆向流动，在局部产生涡旋流；二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而对管子产生冲刷。但此区域的水冷壁管的磨损并非在炉膛四周均匀发生，而是与炉内物料总体流动形式相关。在阳山电厂的#3锅炉检验中，发现该部位磨损严重（如图2所示）。该管子规格∮60×6.5mm，最小需要壁厚5.62mm，而在此过渡区测得大量壁厚小于5.62mm的管子，其中最小壁厚为3.3mm，可见磨损非常严重。
2.2炉膛水冷壁四个角部区域管壁的磨损
炉膛水冷壁四个角部也是磨损较严重的区域。磨损的原因是该区域壁面夹角形成的空间使向下流动物料的浓度较大，同时物料沿水冷壁表面回流在角落区域发生碰撞使得流动状态遭到破坏，这就使得四角区域的水冷壁管磨损比较严重，甚至把鳍片磨穿。
2.3炉膛不规则区域管壁的磨损
不规则区域主要指水冷壁上有可能使下降的灰粒流动改变方向，对水冷壁形成冲击磨损的区域。如在穿墙管、炉墙开孔处的弯管、管壁上的焊缝和磨损补焊、人孔门和观火孔等圆孔处，等等。即使很小几何尺寸（灰粒尺寸的数倍）的不规则也会造成局部的严重磨损。磨损的主要原因是不规则管壁对局部流动特性造成较大的扰动，是由边壁区向下流动的高速、高浓度灰粒碰到不规则突起而改变方向冲刷水冷壁所致。在阳山电厂#3锅炉检验中发现的管壁焊缝余高未磨平、管壁表面突出物未割除和在梅县荷树园电厂#1锅炉检验中发现的临时吊耳焊点未磨平等都导致了该不规则区域的严重磨损。
3、防磨措施
3.1炉膛下部密相区耐火材料与水冷壁过渡区域的防磨措施
(l)在耐火层以上1000mm高度内的水冷壁易磨损部位喷涂耐磨合金
热喷涂技术是一种工件表面强化和保护的工艺方法。它以气，液态、电弧做热源，将喷焊材料加热到熔化或塑性状态，借助于压缩空气或火焰推力将之喷射到预处理工件表面上，以获得均匀致密的金属表层，起到耐磨损、耐腐蚀、耐热、抗氧化等作用，达到修复和延长使用寿命的目的。热喷涂叉分为火焰喷涂和电弧喷涂两种。近年来，国内循环流化床锅炉大多采用亚音速火焰喷涂、普通电弧喷涂、超音速电弧喷涂和亚音速火焰喷涂相结合的喷涂方法。
根据不同的喷涂方法，不同的厂家采用的喷涂材料也不尽相同，但主要是含陶瓷相材料（如高铬镍合金材料）。目前常用的的喷涂材料有Ni60、25NiCr/75Cr3C2、FeAl/WC、LX88A等，这些材料都不能同时完全满足既耐高温、耐磨、耐蚀、抗氧化又具有良好的热导性等各项要求。
综合生产成本、工艺性能、防磨效果等多方面因素，根据电厂的实际情况，常采用亚音速火焰喷涂镍基合金粉末N160方法。该粉末具有硬度高，硬性好(在600℃左右，HRC≥54～57)、熔点低、自熔性好、价格低廉等特点，良好的流动性可获得光滑平整的焊层表面。利用该技术，喷涂层厚度一般为0.6~0.8mm，与母材结合强度可达290Mpa。Ni60粉末的化学成分如下表1：
(2)采用防磨弯管技术
目前新设计的CFB锅炉，普遍采用将膜式壁折弯（让管），使该处浇注料与膜式壁肋片形成上下一致的垂直平面。这样物料流沿壁面平直下滑，消除了局部涡流区，使耐磨材料与光管交界处的磨损大大减轻。采用该技术的CFB锅炉，在浇注料施工完毕后拆模板时，一定要检查确认浇注料与折弯上部膜式壁肋片过渡要平滑，不能出现台阶或渗浆造成的棱角。
该措施一般适用于新设计的锅炉；而对早期投运的锅炉进行让管改造的投资太大，因此很难推广到老锅炉的改造中。
3.2炉膛四个角部区域的防磨措施
目前，一般对炉膛角部的几根水冷壁管沿高度方向全部敷设耐磨浇注料，或将角部的水冷壁和鳍片往炉膛内平移8～15mm，使每个角部的水冷壁由一个90°夹角变成两个约135°夹角，从而大大减少角部的严重磨损问题。
3.3防磨堆焊技术
防磨堆焊技术常应用于管子局部磨损部位。在需要防磨的金属材料表面，堆焊一定厚度的熔焊金属，使被防磨母材具有较高的抗磨损性能；该技术常应用于水冷壁过渡区、吹灰孔等处。例如，CrMoWVNhTi系合金就是一种工艺性能优良、高硬度(HRC≥62)耐磨铁基堆焊材料，其强化机构是强韧性良好的马氏体基体和弥散分布的一次碳化物颗粒，可起到很好的防磨效果。
3.4水冷壁上避免凹凸不平
任何壁面凸起物都会带来严重的磨损。因此，向火焊缝要磨平，突出物要割除、磨平且保证光滑，鳍片应避免在安装时向外凹陷。
3.5保持膜式壁的垂直度
膜式壁的垂直度对磨损程度有非常重要的影响。因此制造水冷壁时要保证直线度、安装时要保证垂直度。随着对循环流化床锅炉认识的深入，对制造和安装质量要求的大大提高，这类磨损已大幅度减少。
3.6优化运行调整，降低燃料粒径，尽量减少一次风。意甲直播cctv5生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
燃料粒径越小，越有利于燃烬和提高锅炉热效率、减低对管子的磨损，但也意味着碎煤设备和能耗的增加。相反，粒径越大，将加大一次风的使用量，增大磨损。国内对流化床研究数据表明，燃料粒径介于20—650um时降低磨损的效果最好。因此，在运行中要严格控制燃料的粒径，在满足燃烧的前提下，尽量减少一次风和二次风的使用量，从优化运行上降低水冷壁管的磨损。
4、结论
循环流化床锅炉以其环保、高效等优越性得到越来越快的发展。目前，国内部分电厂的1025t/h亚临界再热自然循环流化床锅炉已经运行，且更多的1025t/h循环流化床锅炉正在安装之中。循环流化床锅炉水冷壁防磨措施虽取得了一些成效，但从运行结果来看，形势仍然非常严峻。因此，如何从防磨机理出发，采取进一步的防磨措施，还需要更多的研究和实践，这对循环流化床锅炉的推广应用是一个十分重要又现实的问题。
