2  磨損機(jī)理  

鍋爐的運(yùn)行調(diào)整，說(shuō)穿了就是對(duì)燃燒的調(diào)整，而燃燒本身又是一種化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。燃料入爐后，在合適溫度、充足氧量、均勻攪拌、足夠時(shí)間的條件下進(jìn)行完全燃燒。循環(huán)流化床鍋爐也不例外，只是爐內(nèi)的燃燒是采用低溫燃燒新技術(shù)，爐內(nèi)的燃燒溫度要比煤粉爐、鏈條爐、旋風(fēng)爐等爐型低一些。而均勻攪拌和足夠燃燼時(shí)間卻比目前投放市場(chǎng)運(yùn)行的任何爐型都優(yōu)越，這就是循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率高的最大優(yōu)點(diǎn)之一。  

循環(huán)流化床鍋爐的燃燒原理是：新燃料入爐后，立即被卷入到大量的物料中，在熾熱的物料里，首先吸熱、蒸發(fā)水分和揮發(fā)份的析出并燃燒，而后進(jìn)行焦碳的燃燒及灰份的形成。這一系列燃燒過(guò)程都是在劇烈的流化循環(huán)過(guò)程中進(jìn)行的。中倍率的循環(huán)流化床鍋爐新入爐的燃料只占整個(gè)循環(huán)物料的6 ～8%左右甚至更少，可以講新燃料入爐后在燃燒過(guò)程中所放出的全部熱量首先傳給循環(huán)物料和維持爐內(nèi)溫度。循環(huán)流化床鍋爐在正常運(yùn)行中，所謂的循環(huán)物料就是一種載熱體。由于整個(gè)燃燒過(guò)程都是在劇烈的流化循環(huán)中進(jìn)行，所以說(shuō)在整個(gè)的鍋爐運(yùn)行中，就存在著一個(gè)循環(huán)物料與各受熱面，循環(huán)物料與爐襯材料的磨損問(wèn)題，各處磨損的嚴(yán)重與否，磨損量的多少。經(jīng)各國(guó)的多次實(shí)驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行情況總結(jié)得出的結(jié)果是成下列關(guān)系式：A=V3.P.фQ/K，A？？磨損量、V？？循環(huán)物料的運(yùn)動(dòng)速度、P？？爐內(nèi)壓力、φ？？循環(huán)物料直徑、Q？？循環(huán)物料的濃度、K？？燃用煤種的可磨性系數(shù)。即：磨損量與物料運(yùn)動(dòng)速度三次方、與爐內(nèi)壓力、物料直徑和爐內(nèi)的物料濃度成正比，而與煤種的可磨性系數(shù)成反比例關(guān)系。所以講爐子的密相區(qū)由于氣、固兩種物質(zhì)流速快，壓力相對(duì)比較高，物料直徑和濃度比較大，致使磨損較嚴(yán)重。而爐膛出口雖然爐內(nèi)壓力、循環(huán)物料直徑和濃度都較小，但流速在加快，同樣磨損也很嚴(yán)重，密相區(qū)及爐膛出口均在受熱面上打一層耐磨材料，其用意就在這里。   

我們經(jīng)分析知道了磨損是由于物料的運(yùn)動(dòng)速度、物料濃度、物料的直徑和爐內(nèi)壓力所造成的，而這些因素都是循環(huán)流化床鍋爐固有的特性，是不以人們的意志為轉(zhuǎn)移的，是無(wú)法改變和抗拒的，只有循環(huán)物料運(yùn)動(dòng)速度是隨燃燒調(diào)整中送、引風(fēng)量的多少而隨時(shí)變化。不論從減輕磨損的角度，還是從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度，一定要調(diào)整最佳的送、引風(fēng)量。因?yàn)槎嘤嗟乃惋L(fēng)，不但能造成過(guò)快的煙氣流速加速磨損。而且還會(huì)造成廠用電上升，排煙熱損失增大，鍋爐效率下降，白白浪費(fèi)廠用電和熱能源。所以說(shuō)過(guò)多的送風(fēng)不僅僅是一個(gè)造成經(jīng)濟(jì)損失的問(wèn)題，而且也是一個(gè)影響安全指標(biāo)的問(wèn)題。運(yùn)行調(diào)整中一定要以確保安全為原則，以提高鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為核心、以為企業(yè)創(chuàng)最大的經(jīng)濟(jì)效益為目的，以獲得爐子滿負(fù)荷較長(zhǎng)運(yùn)行周期為出發(fā)點(diǎn)，實(shí)實(shí)在在做好運(yùn)行中的調(diào)整工作。  

在爐膛內(nèi)，氣、固兩種物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是錯(cuò)綜復(fù)雜的，從宏觀上講是按照設(shè)計(jì)流向進(jìn)行的，但從微觀上看，物料運(yùn)動(dòng)的方向自密相區(qū)的始端開(kāi)始就雜亂無(wú)序，物料和入爐的原煤在一、二次風(fēng)的作用下被強(qiáng)烈流化并向上運(yùn)動(dòng)，在向上運(yùn)動(dòng)的所有物料粒子都同時(shí)受著三個(gè)方面的作用力；即粒子本身向下的重力，煙風(fēng)向上流動(dòng)對(duì)粒子的推動(dòng)力，以及粒子和粒子之間向上運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力。經(jīng)分析得知：當(dāng)粒子本身的重力和粒子向上運(yùn)動(dòng)時(shí)之間的摩擦力之和大于煙風(fēng)流動(dòng)對(duì)粒子向上推動(dòng)力時(shí)，該粒子就會(huì)向下降落或向煙風(fēng)推動(dòng)力較小的四周漂移后沿水冷壁及鰭片下滑，下滑到一定高度當(dāng)粒子重力和摩擦力之和小于煙風(fēng)向上流動(dòng)力時(shí)又被托起，較大的顆粒物料直至返回到密相區(qū)。煤粒在運(yùn)動(dòng)中燃燒了自己變成了飛灰，煤中的雜質(zhì)變成了物料，原來(lái)的物料在強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)的摩擦中使自身的質(zhì)量下降，上升高度不斷增加直到最后離開(kāi)爐膛，爐膛內(nèi)每時(shí)每刻總是這樣周而復(fù)始地進(jìn)行著。所以說(shuō)循環(huán)流化床鍋爐的爐膛內(nèi)從微觀上分析，有成千上萬(wàn)個(gè)小循環(huán)。而且在高度上的不論哪個(gè)截面，以及截面和截面之間其物料的濃度、直徑、爐內(nèi)壓力都不一樣，這些參數(shù)都和爐膛高度成反比例關(guān)系，所以爐內(nèi)的磨損量也是呈下面比上面嚴(yán)重這種關(guān)系變化的。  

爐內(nèi)磨損無(wú)論是對(duì)受熱面還是對(duì)爐襯材料，都是從表面開(kāi)始，逐漸向內(nèi)延進(jìn)。由于爐內(nèi)溫度較高且又有一些腐蝕性氣體，物料的磨損只占其中的一部分，而且還要經(jīng)受高溫腐蝕、氧化腐蝕、二氧化硫及三原子氣體的腐蝕等等。受熱面都是用優(yōu)質(zhì)金屬材料制造的，受各種氣體腐蝕的因素較少，主要是受循環(huán)物料的磨損，而對(duì)爐襯材料來(lái)說(shuō)磨損和腐蝕確是全方位的。我們選用的爐襯材料都是由各種礦物質(zhì)根據(jù)不同化學(xué)配方制成的，在配制過(guò)程中，選用了各種級(jí)配比的骨料和相當(dāng)數(shù)量的粉料以及超細(xì)微粉另加添加劑和促凝劑，從而獲得一種較理想的高強(qiáng)度、耐磨損、抗沖刷、抗剝落、熱穩(wěn)定性能好的耐火材料。耐火耐磨材料的性能是否能滿足循環(huán)流化床鍋爐的需要是各耐火材料生產(chǎn)廠家的迫切愿望，也是各使用循環(huán)流化床鍋爐用戶的希望所在，所以說(shuō)選用的耐火耐磨材料質(zhì)量好壞對(duì)后天鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行十分重要。  

根據(jù)幾個(gè)鍋爐廠投放市場(chǎng)后若干臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行情況看，有相當(dāng)數(shù)量的爐子其選用的耐火耐磨爐襯材料，都不能滿足運(yùn)行要求。經(jīng)幾千小時(shí)運(yùn)行，其表面就有明顯磨損，各種級(jí)配的骨料裸露在表面，有相當(dāng)一部分一動(dòng)馬上就要掉落。從實(shí)際磨損留下的痕跡分析得知；就是所選用的耐磨材料黏合劑或結(jié)合劑不能將所有的各種級(jí)配的骨料和粉料黏結(jié)在一起，使之達(dá)到循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行所需要的高強(qiáng)度、耐磨損、抗沖刷、抗剝落、熱穩(wěn)定性好的要求。由于耐磨澆注料中的骨料和粉料是均勻分布的，其黏結(jié)強(qiáng)度不好致使粉料磨損后，骨料就被裸露在表面就變成了無(wú)本之木，就會(huì)自然脫落或漫漫的被全部磨光，所保護(hù)的受熱面和擔(dān)當(dāng)?shù)拿芊庾饔枚紝o(wú)用，這樣的情況還算是不錯(cuò)的。還有一種情況，使用在設(shè)備上的耐火材料，不但表面上磨損嚴(yán)重，而且內(nèi)部變酥松強(qiáng)度急劇下降，這樣的耐磨材料經(jīng)常造成大面積脫落，及早的失去保護(hù)受熱面和密封的作用，絕大多數(shù)還會(huì)造成事故停爐，嚴(yán)重影響了熱動(dòng)設(shè)備的安全運(yùn)行。造成這種事情發(fā)生的根本原因，不是我們選用的耐火耐磨材料骨料和粉料質(zhì)量差，不能滿足使用要求，而是配制的技術(shù)不過(guò)關(guān)和配比比例不合適。先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的耐磨材料，使用在密相區(qū)僅有20-30毫米厚，就可使用五萬(wàn)小時(shí)以上而且表面很光滑，質(zhì)量是非常好的。而從我們使用的耐火耐磨材料磨損留下的痕跡分析，耐火材料中的骨料和各種粉料耐磨性能是可以的，由施工后表面特別光滑，當(dāng)運(yùn)行一段時(shí)間后，其表面就很粗糙或非常粗糙，這時(shí)比較粗糙的表面就會(huì)一層一層的脫落，更嚴(yán)重的用手一掰就下來(lái)一大塊，用錘子一敲發(fā)出砰砰的酥松聲音，追其根本原因就是使用在耐磨材料中的結(jié)合劑或粘結(jié)劑不好，不能將各種級(jí)配的耐火材料有機(jī)結(jié)合在一起，不能獲得較高的強(qiáng)度和耐磨性能，不能使整個(gè)混凝土強(qiáng)度達(dá)到骨料的強(qiáng)度，這樣就很難抵抗由高溫造成的各種腐蝕和破壞，就很難確保爐子的正常運(yùn)行，經(jīng)常造成事故停爐就成了必然的結(jié)果，就成了一個(gè)無(wú)法抗拒的事實(shí)，所以選用什么樣的耐火耐磨材料對(duì)后天安全運(yùn)行意義特別深遠(yuǎn)和重大。如果一旦選用了不合適的耐火耐磨材料，以后想徹底更換要花費(fèi)幾倍的努力才能實(shí)現(xiàn)，這方面的教訓(xùn)實(shí)在是太多太多啦。
 

3  結(jié)束語(yǔ)  

人類的生存、生活和生產(chǎn)均離不開(kāi)用火，為了防止高溫造成的損壞，必須將耐火材料這門技術(shù)研究好和利用好。地球上的耐溫氧化物質(zhì)分布和含量基本差不多，而后天的合成方法及配比技術(shù)，是隨各國(guó)的技術(shù)狀況相差很大，我國(guó)的耐火材料與發(fā)達(dá)國(guó)家相比落后很多，不論是耐壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、粘合強(qiáng)度，還是體積密度、真實(shí)比重等都與發(fā)達(dá)國(guó)家有較大的差距，在這種情況下我們更應(yīng)該高度重視為高溫技術(shù)服務(wù)的耐溫耐磨材料的質(zhì)量。在使用前根據(jù)情況精心選料，精心配制；在施工中嚴(yán)格按要求精心施工、精心養(yǎng)護(hù)；在運(yùn)行中盡量避免對(duì)耐火、耐磨材料造成急冷急熱而產(chǎn)生的膨脹不均造成的不應(yīng)有的損壞。讓耐火材料在熱動(dòng)設(shè)備、冶金工業(yè)、人類生活等方面發(fā)揮出他應(yīng)有的作用，服務(wù)好高溫技術(shù)、服務(wù)好人類的生產(chǎn)和生活。同時(shí)我們也呼吁國(guó)家級(jí)科研單位及早研制開(kāi)發(fā)出若干種高強(qiáng)、耐磨、抗沖刷、熱穩(wěn)定性好的耐溫耐磨材料，將我國(guó)與先進(jìn)國(guó)家在耐火材料領(lǐng)域的差距縮小，從而趕上或超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家，從而讓耐溫、耐磨這種輔助性材料在為熱動(dòng)設(shè)備服務(wù)的過(guò)程中不能影響其安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。