新型CNSM-CH高温耐磨耐蚀风帽（喷嘴）在循环流化床锅炉上的应用-北极星大气网

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在我国，电力生产以燃煤火力发电为主，由于燃煤发电产生的大气污染问题较突出，为了降低SO₂、NOx排放量，提高能源利用率，循环流化床锅炉（CFB）通过改进燃烧技术已成为近年来着力推广应用的一种高效、低污染的发电及供热锅炉。我国已投运的CFB锅炉机组总容量约为1亿kW，约占火电装机容量的13%。CFB锅炉具有以下特点：

（1）燃料适应性广，可燃用各种劣质煤、煤矸石、泥煤、油焦、油泥、垃圾、生物质等，使一些废弃物得到资源化再利用。

（2）燃烧较充分、燃烧效率较高，循环流化床比鼓泡床燃烧效率高，燃烧强度大，截面热负荷约3~6MW/m²，接近于煤粉炉，燃烧控制较好时底渣与飞灰碳含量较低。

（3）负荷调节范围大，调节速度快，床料蓄热量大，低负荷时无需投油助燃，可以压火热备用，熄火后可马上热态启动，调峰能力更强。

（4）炉内脱硫经济性较好，脱硫效率水平较高，低燃烧温度产生的氮氧化物量较少，NOx的排放浓度较低。

但从CFB锅炉运行情况看，普遍存在较为严重的磨损问题，运行稳定性较差，检修较频繁，给后端的主力生产线造成影响与损失。

造成CFB锅炉异常磨损、运行不稳定以及环保超标的主要原因之一是风帽（喷嘴）的结构与磨损问题。CFB锅炉风帽（喷嘴）包括：布风板风帽、冷渣器喷嘴、返料阀喷嘴等，布风板风帽安装于布风板上，将一次风机均匀送入炉膛流化燃（床）料，是维持炉内气固两相流动和安全稳定运行的关键部件，风帽的结构与性能对CFB高效、经济、环保运行起着至关重要的作用。常见的布风板风帽结构有定向“7”型、双向“A”型、四向“四爪”型、多向“钟罩”型等，无论哪种型式的风帽都无法避免1000多度高温氧化腐蚀和磨损问题。CFB常因布风板风帽磨损与脱落而停炉检修，风帽寿命短板是CFB锅炉的通病，一旦风帽破损，一次风就不按设计要求出风，形成无规则射流、偏流，引起空气动力场紊乱，流化状态恶化，进而加剧风帽磨损与腐蚀，形成恶性循环，并导致风箱漏渣等问题。因风帽磨损而造成的非检修计划停炉，直接和间接经济损失非常大，一台410t/h的CFB锅炉非计划停炉检修一次造成的直接损失约200万元，间接经济损失数倍于直接损失。

影响CFB锅炉风帽（喷嘴）使用性能与寿命的关键因素是风帽合金的成分与性能，诸如风帽常用的316、2520、Cr28Ni4及美国的HK40等都难以承受如此恶劣的工况条件。针对此循环流化床行业的难题，浙江科得力新材料有限公司与上海瀚昱环保材料有限公司进行了近二十年的潜心研究，并承蒙中国石化集团镇海炼化公司与茂名石化公司的科技攻关立项与技术应用合作，在显著提高合金的高温硬度与耐磨性，在高温腐蚀环境下合金表面形成保护膜及其作用机理等方面，取得研发突破，并根据新合金成分的精铸工艺特性，设计合理的模具，选取合适的原材料，实现合金元素的添加步骤及高受得率，摸索专门的热处理工艺路线。风帽合金的研究解决了技术瓶颈问题，获得突破性的技术成果，改进了风帽结构，得到新型的耐高温、高耐磨耐蚀的风帽（喷嘴）合金配方及牌号。

研究成果取得了相应的知识产权，获发明专利授权：《高温合金、采用该合金制造的合金风帽及该风帽的制造工艺》（专利号ZL2013.1.0124198X），《耐高温合金，冷渣器风帽及制备方法和循环流化床锅炉》（专利号ZL201910134350.X），《防漏渣风帽及其制备方法和循环流化床锅炉》（专利号ZL201910134348.2）。

经过检测分析，CNSM-CH系列风帽（喷嘴）合金的耐磨性与抗高温腐蚀性能比316、25-20、HK40分别提高约5、3.5、2.3倍。CNSM-CH系列风帽（喷嘴）已在中石化镇海炼化、茂名石化、上海石化等企业进行现场应用，耐磨性和耐蚀性表现优异，使用寿命得到显著提高，为相应企业的CFB锅炉长周期运行打下了坚实基础，做出了贡献。

使用新型CNSM-CH风帽（喷嘴）后，炉内燃料流化效果改善，燃烧更充分，炉膛温度分布均匀，炉温适中，波动较小，产生的氮氧化物维持在较低水平，炉脱硫效果提高，钙硫比下降，所以，相应烟气污染物排放减少，改善了环境。

浙江科得力新材料有限公司成立于1995年，国家高新企业，从事燃煤锅炉管道的防磨防腐材料研究与工程应用，以及垃圾焚烧、生物质焚烧锅炉水冷壁、过热器、省煤器管道的防腐耐磨表面防护施工，循环流化床锅炉超长周期运行综合防磨技术，低温SCR脱硝催化剂的研发与应用。

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图1新型CNSM-CH风帽合金金相组织（热处理前后）

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图2 新型CNSM-CH风帽（喷嘴）外观

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图3 新型CNSM-CH风帽（喷嘴）现场应用照片

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