循環(huán)流化床鍋爐燃燒及磨損機(jī)理
    循環(huán)流化床鍋爐與傳統(tǒng)的煤粉鍋爐不同，在燃燒過程中，爐內(nèi)床料在煙氣攜帶下沿爐膛上升，經(jīng)爐膛上部出口進(jìn)入分離器，在分離器中進(jìn)行氣、固兩相分離，分離后的煙氣經(jīng)上部出口，進(jìn)入鍋爐尾部煙道，分離出來的固體粒子，經(jīng)回料閥再返回爐膛下部。在循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行中，含有燃料、燃料灰、石灰石及其反應(yīng)產(chǎn)物的固體床料，在爐膛-分離器-料閥-爐膛這一封閉循環(huán)回路里處于不停的高溫循環(huán)流動(dòng)中，并在爐內(nèi)以 850℃～950℃進(jìn)行率燃燒及脫硫反應(yīng)。床料除在這一回路中作外循環(huán)流動(dòng)外，其在重力作用下，在爐內(nèi)不斷地進(jìn)行內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。因此，在循環(huán)回路的相應(yīng)部位必然產(chǎn)生嚴(yán)重磨損。
    以上分析表明，熱電偶保護(hù)套管在爐內(nèi)所處環(huán)境為高溫，氧化性氣氛，且有循環(huán)流體的沖刷碰撞，其磨損應(yīng)當(dāng)屬于高溫下的沖刷磨粒磨損。這種磨損的形式大致可歸為兩類：一類是在碰撞過程中由于材料的反復(fù)變形引起的疲勞磨損；另一類則是材料在自由運(yùn)動(dòng)的顆粒的切削作用下引起的破壞，稱之為鑿削式磨損。爐內(nèi)的高溫可改變材料的組織結(jié)構(gòu)，使其硬度大大下降，從而加重了磨損。同時(shí)，材料的高溫氧化也降低了其韌性，沖擊時(shí)氧化層容易崩落，這也加速了材料磨損。磨損的程度與沖擊角度的關(guān)系很大，沖擊角為90°沒有鑿削式磨損，而僅是疲勞磨損，此磨損很輕微。當(dāng)沖擊角度為 20°～50°時(shí)磨損zui嚴(yán)重。因此保護(hù)管的插入方向與流速方向夾角應(yīng)避開這個(gè)角度范圍。
    仔細(xì)觀察分析熱電偶保護(hù)套管的失效部位，大致有兩個(gè)部位比較容易失效，一是熱電偶保護(hù)套管的端部，此處的材料處于煙氣、物料的直接沖刷和回旋、渦流的綜合作用下，磨損較為嚴(yán)重。另一部位則是熱電偶保護(hù)套管與爐壁的交接處，此處的磨損主要是由于煙氣、物料在該部位的渦流所引起的沖刷磨損。
    上述分析表明，高溫沖蝕磨損失效是循環(huán)流化床鍋爐用特殊熱電偶保護(hù)套管的主要失效原因，這是在保護(hù)套管的選材和制備中首先應(yīng)當(dāng)注意的問題。

二、熱電偶保護(hù)套管的選材及其發(fā)展
    熱電偶采用保護(hù)套管主要有兩種用途，一是防止遭受機(jī)械損壞，二是在熱電偶及其周圍之間插入一個(gè)屏蔽套，這樣可使熱電偶盡可能保持在接近其*的氣氛中。因此，根據(jù)特定的使用環(huán)境選用合適的熱電偶保護(hù)套管對(duì)于延長(zhǎng)熱電極的使用壽命以及提高測(cè)溫的準(zhǔn)確度是相當(dāng)重要的。[5]
    選材的原則及常用材料的優(yōu)缺點(diǎn)
    根據(jù)熱電偶保護(hù)套管在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)所處的環(huán)境，在其選材上應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）材料的氣密性好（即氣孔率小）；（2）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，抗熱沖擊性能好；（3）材料的紅硬性好，要求材料必須耐磨；（4）耐化學(xué)腐蝕性能好，因?yàn)槿济航橘|(zhì)中含有SO2、SO3 、Na2O、K2O等腐蝕性氣體；（5）導(dǎo)熱性好。
    目前已在工業(yè)上應(yīng)用的熱電偶保護(hù)套管材料按其材質(zhì)分主要有金屬材料，非金屬材料與金屬材料和非金屬材料的復(fù)合材料三大類。
    1、金屬保護(hù)管材料
    應(yīng)用較多的有不銹鋼和高溫合金，這類材料的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕性能與導(dǎo)熱性能好，但其高溫?zé)釓?qiáng)性差，故高溫耐磨性較差。不銹鋼保護(hù)管一般可使用7~8天，而一般的其他材料也就是使用1~2個(gè)月。近年來國(guó)內(nèi)外一直沒有理想的解決辦法，在困擾中只好采取加厚保護(hù)管管壁的方法，有的熱電偶保護(hù)套管的壁厚已達(dá)到了10余毫米。因此，在循環(huán)流化床鍋爐中應(yīng)用效果不是很理想，性能價(jià)格比差。
    2、非金屬保護(hù)管材料
    常用的材料有石英、高溫陶瓷、氧化鎂、氧化鋁等。同金屬材料相比，這類材料的優(yōu)點(diǎn)是高溫耐磨性好，耐腐蝕性能良好，但缺點(diǎn)也是很明顯的，首先是導(dǎo)熱率差，熱響應(yīng)敏感性差，因此管壁不能做的很厚，而管壁的減薄又給應(yīng)用帶來了一系列的問題。陶瓷類材料一般較脆，抗熱震性能差，在使用過程中由于沖擊和熱震容易導(dǎo)致脆裂，特別是在循環(huán)流化床鍋爐中使用由于強(qiáng)烈的沖蝕作用而易早期失效。
    3、復(fù)合材料保護(hù)套管
    近年來發(fā)展較快的有金屬陶瓷復(fù)合材料和特殊復(fù)合涂層材料保護(hù)套管。金屬陶瓷復(fù)合材料是由金屬基體、陶瓷成分和潤(rùn)滑劑等組成的多元復(fù)合材料。這類材料制造的熱電偶保護(hù)套管具有導(dǎo)熱性好、抗熱震性強(qiáng)耐熱、耐磨等優(yōu)點(diǎn)。特殊復(fù)合涂層材料保護(hù)套管目前大多是將硬度高耐磨的復(fù)合材料如金屬陶瓷等以激光熔敷等手段涂敷在金屬基體表面。上述復(fù)合材料保護(hù)套管，其優(yōu)點(diǎn)是綜合了兩種不同材料的特點(diǎn)，具有一定的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)性，缺點(diǎn)則是由于兩種材料特殊的復(fù)合機(jī)制而使得制造過程太復(fù)雜。

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