1）硫酸蒸汽在微尘表面凝结形成酸性尘，遇雨形成酸雨；

2）二氧化硫在紫外线照射和粉尘的催化作用下形成三氧化硫，遇到空气中的水蒸气形成硫酸。

3）二氧化硫能造成鼻炎、支气管炎、哮喘、肺气肿和肺癌等疾病；

4）二氧化硫浓度达到（1~2）×10^-6浓度会引起植物组织破坏。

1）NOx进入大气后在紫外线照射和粉尘催化下，光化学作用形成NO₂，遇水变成硝酸；

2）高浓度NOx刺激眼睛和呼吸器官会出现致命的水肿；

燃煤进入循环流化床锅炉后，其中的硫分（黄铁矿和有机硫）被氧化成二氧化硫的反应可以表示为：

石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫；烟气循环流化床脱硫；喷雾干燥法脱硫；炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫；海水脱硫；电子束脱硫；活性焦脱硫等。

烟气循环流化床脱硫工艺，烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。

循环流化床锅炉通过向炉内添加石灰石进行燃烧中脱硫。石灰石中的碳酸钙在高温下发生分解反应，所生成的固体氧化钙再与二氧化硫及氧气反应，生成的固体硫酸钙随炉渣、飞灰一起排出炉膛，从而实现脱硫的目的。

石灰石加入炉膛内，首先发生煅烧反应，即：

随后生成的CaO进一步与烟气中的SO₂反应生成CaSO₄，即：

循环流化床锅炉由于在炉膛出口处安装了高效分离器，能把被气流带出的固体颗粒分离出来再返回床层，大大增加了石灰石在炉膛中的停留时间，减少了石灰石颗粒的损失量。此外，流化床锅炉炉膛内存有大量的循环物料，物料颗粒之间相互碰撞，使得石灰石颗粒表面CaSO₄层会被磨掉，露出颗粒的新表面，从而提高了石灰石的利用率。

1）克服颗粒外部的扩散阻力，到达CaO颗粒的表面；

2）从CaO颗粒的表面扩散进入颗粒中的微孔中；

3）在微孔中被吸附在CaO的表面；

4）扩散通过产物层CaSO₄到达还没反应的CaO的表面（对于初始反应的CaO则不存在此过程）；

一般认为，碳酸钙的分解速率大于氧化钙脱硫反应的速率，所以石灰石脱硫反应实际上是属于固体氧化钙与二氧化硫及氧气的非催化气-固反应。由于此反应须经过上述五个步骤才能完成，因此，它不是一个单纯的表面化学反应，而是一个复杂的，涉及到反应气体在多孔氧化钙内的扩散及产物层硫酸钙内的扩散的复杂反应。

与其它脱硫工艺相比，循环流化床锅炉干法脱硫具有结构简单、不耗水、占地小、无腐蚀磨损和结垢问题、无废水、干态副产品、投资少费用低、煤种适应性好和可接受的脱硫率等优点。但存在石灰石系统故障率高、石灰石纯度和活性要求高、脱硫产物综合利用受限等缺点。由于炉内脱硫效率比传统的湿法脱硫低，单纯使用炉内脱硫技术很难满足超低排放要求，对于新建机组目前一般作为初步脱除工艺。

石灰石在循环流化床燃烧室与SO₂进行的是气固反应，为此，严格控制石灰石颗粒的粒径尺寸是保证循环流化床锅炉脱硫效果的关键。除此之外，石灰石活性、床温范围、钙硫摩尔比以及循环返料系统的细颗粒捕捉能力都是保证石灰石有效利用的重要因素。

在煅烧反应发生时，随着CO₂的放出，吸收剂内部形成许多孔隙。SO₂会通过这些孔隙进到吸收剂内部与CaO反应。在吸收剂内部有机会与SO₂完全反应之前，吸收剂的孔隙及孔隙入口已经由于产物体积的增大而被堵塞，使吸收剂表面形成一层CaSO₄壳，阻止SO₂继续与CaO反应，吸收剂只有一部分得到利用。

对于脱硫反应而言，理论上1mol硫分反应生成稳定的硫酸钙需要1mol的Ca。而在实际反应过程中，由于反应速率、质交换速率、逆反应等因素的影响，石灰石中1mol的Ca并不能够将燃料中的1mol硫分S完全反应掉。需要通过增加Ca摩尔数以提高脱硫效率。加入的脱硫剂中Ca元素摩尔数与煤中需要脱除的硫分S摩尔数之比，称为钙硫摩尔比，用Ca/S表示，对于设计良好的循环流化床锅炉而言，一般钙硫摩尔比为1.6~2.8。钙硫（摩尔）比越高，脱硫过程石灰石的利用率越低。

1）石灰石在炉内的分布。由于烟气中SO₂是在燃烧过程中产生的，因此通常认为SO₂在烟气中分布基本均匀，若希望石灰石在炉膛内达到最佳的脱硫效果，则石灰石也必须在热循环回路中均匀分布，这样才能达到最佳的石灰石利用率；

2）石灰石反应活性。不同类型的石灰石对二氧化硫的吸收作用是不同的。试验表明，反应活性的差别主要在于微孔结构的不同。一般说来，晶体型的石灰石主要由大块的碳酸钙晶体组成，结构致密，煅烧后生成的微孔的结构很不理想，反应面积较小，因此反应活性比较差。对非晶体型石灰石来说，由于它是由小块的碳酸钙晶体粘结在一起而形成的非晶体结构，因此煅烧后形成的微孔比较理想，可以参与反应的面积大，所以其活性比较好；

3）炉内燃烧温度。炉膛温度对脱硫效率，或者说钙硫比都有重要的影响。研究发现，循环流化床锅炉中的脱硫反应的最佳温度在850~920°C之间。炉膛在这个温度范围运行时，在钙硫比较低的情况下就可以得到较高的脱硫效率。如果炉膛温度低于820°C或高于950°C，在保证一定的脱硫效率的情况下，钙硫比须增高许多。炉膛温度低则不利于石灰石的煅烧反应的进行；相反，若炉膛温度过高，氧化钙内的微孔会被迅速堵塞而阻止了石灰石的进一步的利用；

4）石灰石在炉内的停留时间。一般来讲，石灰石在热循环回路内停留的时间越长，则石灰石的利用率越高，脱硫效率则越高，影响石灰石在炉内的停留时间主要与石灰石的粒度、炉内流化速度有关，还与炉膛高度、分离器的分离效率有关；

5）石灰石粒度。石灰石粒度过细，分离器对其的捕捉能力将大大降低，这样会导致石灰石在热循环回路内停留时间不足，从而导致石灰石耗量增加。石灰石粒度越粗，则比表面积越小，在颗粒内部石灰石无法与SO₂反应，表面结成的CaSO₄硬壳会堵塞石灰石在煅烧过程中形成的微孔，从而使石灰石利用率降低；

6）燃料挥发分含量。由于燃料中挥发分的析出和燃烧速度要比煤粒的扩散速度快许多，因此挥发分中的硫份会迅速析出，在给煤点附近会形成一个高二氧化硫浓度和低氧浓度的区域，而且在烟气的带动下较快地向炉膛上部扩散。在循环流化床锅炉中，特别是在稀相区中，气体和固体的横向混合比较差，使脱硫效率降低。通常在燃烧挥发分高的燃料时，石灰石颗粒捕捉二氧化硫的能力较差，只有在较高的钙硫比的情况下才能获得较高的脱硫效率；

7）钙硫摩尔比。运行正常的循环流化床锅炉，如果石灰石粒度分布合理，脱硫效率一般为90%~95%。适当提高钙硫比可以提高脱硫效率，但是，过度地提高钙硫比对循环流化床锅炉的运行是不利的，因为煅烧反应的吸热，降低锅炉效率。此外，氧化钙对氮氧化物的形成有催化作用，高钙硫摩尔比会增加氮氧化物的排放。

1）脱硫效率影响石灰石耗量。以某300MW循环流化床锅炉为例，当脱硫效率为45%时，石灰石的耗量为9.3t/h，当炉内脱硫效率90%时，石灰石耗量为37.4t/h。因石灰石耗量相差较大，因此石灰石系统的设计必须考虑一定的余量，以满足当脱硫效率较高时对系统出力的要求；

2）灰渣量不同，主要影响除尘器的选型和冷渣器的选型。同样以上述锅炉为例，当脱硫效率为45%时，锅炉飞灰量为61.8t/h，空预器出口烟气含尘浓度为50g/Nm³，当脱硫效率为90%时，锅炉飞灰量为74t/h，空预器出口烟气含尘浓度为58g/Nm³。由上述数据可以看出，空预器出口烟气含尘浓度相差较大，90%炉内脱硫效率时的含尘量较大，因此在对尾部除尘器选型时，需要考虑足够的余量以满足排放标准的要求。当脱硫效率为45%时，底渣量为50.5t/h；当脱硫效率为90%时，底渣量增加至60.5t/h。

循环流化床锅炉NOx一般包括NO（占90%以上）、NO₂和N₂O。NOx的生成机理分为温度型NOx和燃料型NOx。温度型NOx主要来源于燃烧空气中的氮气，在高温下与氧气反应。在燃烧温度低于1300℃时，温度型NOx的生成量极其稀少。随温度的升高，NOx生成量按指数关系迅速增加，并随着高温区的停留时间延长和氧浓度的增加而增加。在循环流化床锅炉中，基本不存在温度型NOx生成量。燃料型NOx来源于燃料中含氮化合物。在燃烧过程中，氮化合物发生分解并被进一步氧化成NOx；另一方面，生成的NOx又会被煤燃烧的中间气体产物和焦炭还原。燃料氮的氧化和还原过程是同时进行的可逆反应，因此只有一部分氮能转变为燃料型NOx，而且燃料型NOx的生成量随燃烧过程中的床温和氧量的降低而减少。

1）选择合理的床温并使床温充分均匀。根据燃用煤种的不同，在保证燃烧效率的前提下，可以将炉膛床温控制在850℃~900℃之间，避免热力型NOx的产生、减少燃料型NOx的生成量。并且在锅炉设计上采取针对性措施，使床温保持均匀分布，降低NOx的排放；

2）低氧量燃烧。根据所燃用煤种的不同，在保证锅炉燃烧效率的前提下，尽可能采用较低的氧量（过量空气系数），抑制NOx的生成；

3）分级送风。在床温可控的基础上采用较低的一次风率，此时密相区燃烧是在燃料过量的条件下进行的，由于空气不足，在还原气分中，氮燃烧的中间产物不能进一步氧化成NO，而被还原成中性的N₂，能有效地控制NOx生成；二次空气送入稀相区完成燃烧过程，既保证燃烧效率又有效的实现低NOx燃烧；

4）控制石灰石添加量。随着石灰石添加量的增加NOx排放浓度随之增加，应避免石灰石的过量添加；

5）增加SNCR脱硝系统。虽然流化床锅炉采用了低NOx燃烧技术，单位了满足超低排放要求，新建的循环流化床锅炉应增设SNCR脱硝系统以满足最新的环保要求。

炉内高温硫腐蚀一般发生在水冷壁结焦部位和还原性气氛中。循环流化床锅炉炉膛内还原性气氛区域出现在炉膛下部密相区，密相区内有大量的耐磨浇注料，可有效防止水冷壁管的高温硫腐蚀。此外，循环流化床锅炉采用低温燃烧技术，炉膛内有大量的内循环物料对水冷壁进行冲刷，可有效防止水冷壁结焦。因此，在循环流化床锅炉内一般不会发生高温硫腐蚀。由于循环流化床锅炉采用炉内脱硫方式，SO₂的一次排放浓度大大降低，这也降低了炉内高温硫腐蚀的可能性。

重点地区指根据环境保护工作的要求，在国土开发密度较高，环境承载能力开始减弱，或大气环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重大气环境污染问题而需要严格控制大气污染物排放的地区。

大气污染物特别排放限值指为防治区域性大气污染、改善环境质量、进一步降低大气污染源的排放强度、更加严格地控制排污行为而制定并实施的大气污染物排放限值，该限值的排放控制水平达到国际先进或领先程度，适用于重点地区。

根据《火电厂大污染物排放标准》（GB 13223）

根据《煤炭清洁高效利用行动计划（年）》

为了便于能够在统一标准下对污染物的排放浓度进行比较，不因过量空气数值的变化或是人为稀释等原因改变测量结果，循环流化床锅炉测量烟气排放会将最终结果折算至6%氧浓度。6%氧浓度对应过量空气系数1.4。

污染物排放浓度（6%，O₂）=实测污染物排放浓度×（21%-6%）/（21-实测O₂浓度）

ppm是part per million的缩写，意为“百万分之…”，如1ppm即百万分之一，150ppm即百万分之一百五十。

在标准状况下，1摩尔任何理想气体所占的体积都约为22.4升，而SO₂的分子量约为64，因此SO₂排放浓度从ppm转换为mg/m³时，其转换系数为64÷22.4≈2.86。

1）炉膛四周水冷壁：密相区耐磨耐火耐磨层、密相区与水冷壁管交界处、炉膛四角区域、炉膛出口烟窗区域、炉膛中部管壁、屏穿墙区域及不规则区域；

5）旋风分离器及进出口烟道，立管及返料装置内表面；

炉内主要磨损区域示意图

循环流化床锅炉的磨损主要表现在对受热面、耐火耐磨材料及布风板风帽的损害。受热面，不管是水管、汽管、还是风管的磨损，轻者导致热应力的变化，使其受热不均，重者造成爆管或受热面泄漏，严重时导致停炉；耐火耐磨材料的磨损会使耐火耐磨材料脱落，锅炉漏灰、漏风或加重局部受热面磨损，炉膛内耐火耐磨材料脱落会堵塞排渣口，引起排渣不畅或流化不良，分离器内耐火耐磨材料脱落会堵塞立管影响返料器的正常运行；布风装置磨损将导致布风不均、风帽漏渣，严重会引起锅炉结焦，风室堵塞等问题。这些都将在不同程度地影响锅炉正常运行及安全经济性。

1）冲击磨损。冲击磨损是指烟气、固体物料的流动方向与受热面（或管束）呈一定的角度或相垂直时，固体物料冲击、碰撞受热面而造成的磨损，颗粒切向或垂直掠过受热面；

2）微振磨损。微振磨损是指传热条件下传热管与支撑之间产生垂直运动而导致的传热管壁损耗现象；

3）冲刷磨损。冲刷磨损是指烟气、固体物料的流动方向与受热面（或管束）平行时，固体物料冲刷受热面而造成的磨损，如受热面凹凸部位、平台处产生的涡流。

1）烟气、物料的流速；

2）烟气中物料的浓度、粒度及硬度；

3）被磨损元件的表面形状、硬度；

4）物料与被磨损元件的相对运动方向。

通常认为，磨损与速度的三次方成正比，因此影响最大的因素是气流的速度。

1）局部结构不合理或防磨措施不当；

2）耐火耐磨材料脱落；

3）局部管屏垂直度不够，导致这部分管子长期严重摩磨损。管子焊缝、焊接过程中遗留的焊瘤以及临时吊耳等凸起处没有进行打磨，造成该处介质流动特性发生变化，冲刷严重。

过渡区域内由于沿壁面下流的固体颗粒与炉内向上运动的固体物料运动方向相反，因而在局部产生流动方向的改变，最终对水冷壁产生冲刷。

旋风分离器磨损的主要区域是靶区。靶区位于旋风筒弧面与入口烟道相交部位，由于烟气发生旋转，物料方向改变，且速度高且灰浓度大，因此很容易发生磨损。靶区的耐火耐磨材料较厚，容易产生温度梯度，过度的热冲击会加大衬里材料的裂缝，反复的热冲击、温度循环变化、磨损和挤压剥落等容易导致耐火耐磨材料的大面积损坏。

热冲击及颗粒循环变化常会导致立管和返料器的磨损。施工质量问题也会导致立管和返料器磨损，如模板之间不光滑过渡造成的内壁不光滑，直段与锥段的结合处的不光滑过渡、膨胀缝破坏处等。

受热面固定方式不合理，受热面振动，外置换热器布风不均匀。

尾部烟道容易发生磨损的主要部位是省煤器和空预器进口受热面最上部1-3层管排，由于省煤器和空预器均布置在旋风分离器之后，若分离器效率达不到设计值，会有较多的飞灰颗粒进入尾部对流受热面，烟气飞灰浓度太高，而使其磨损加剧。设计上的考虑不周、安装时出现误差、受热面材质不好等，也是造成磨损的重要原因。此外，如果尾部受热面管束的弯头与壁面之间间隙较大，会形成烟气走廊，磨损也将加速。

为避免磨损可以为最上部1-3层管排覆盖防磨护瓦，对于弯头部分除了用防磨盖瓦覆盖外还需用格栅消除烟气走廊。

顶棚磨损与炉顶设计、运行一次风量有密切关系，对于频繁出现顶棚磨损的循环流化床锅炉可以考虑使用耐火耐磨材料对顶棚进行覆盖，为强化传热，减少对锅炉吸热量的影响，建议使用SiC材料。

对于小面积的侧磨可以使用耐火耐磨材料进行覆盖，对于大面积侧磨可以采用侧磨挡板进行阻拦。

循环流化床锅炉的固有特性决定了其对设备的磨损是不可避免的，为了保证锅炉长期安全稳定运行，采取的主要技术措施有：

1）优化锅炉设计参数，选用合适的防磨材料、合理设计磨损部件结构；

2）对金属表面进行喷涂、熔敷等特殊处理工艺；

循环流化床锅炉炉内过程决定在炉膛内存在“环-核”流动结构，在炉膛中心气流向上运动，四周贴壁流向下流动，且向下流动的速度不断增大。在贴壁流向下流动的过程中，水冷壁因长期受到冲刷而磨损严重。贴壁流对水冷壁的磨损速率与贴壁物料流速的3次方成正比，与其浓度的一次方成正比。因随距炉顶距离的增加贴壁流速度与浓度均呈上升趋势，故距炉顶越远的部位磨损越严重。

防磨梁通过逐阶降低贴壁流的浓度与速度减轻水冷壁磨损。大多数循环流化床锅炉的使用效果显示，在燃用劣质燃料的情况下，防磨梁能够实现较好的主动防护作用效果，安装防磨梁后锅炉可以保证300天甚至更长的连续运行周期。

防磨梁的间距应该进行测算，否则可能影响锅炉处理，造成局部磨损加剧。

磨损上移，局部磨损加剧，床温升高，锅炉出力受限。

构件在外力作用下，发生尺寸和形状改变的现象，称为变形。变形的基本形式有弹性变形、永久变形（塑性变形）和断裂变形三种。

构件在外力作用下发生变形，外力去除后能恢复原来形状和尺寸的变形称为弹性变形；若外力去除后，只能部分的恢复原状，还残留一部分不能消失的变形，材料的这一特性称为塑性变形。外力去除后不能消失而永远残留的变形，称为塑性变形或残余变形，也称永久变形。工程上，一般要求构件在正常工作时，只能发生少量弹性变形，而不能出现永久变形。但对材料进行某种加工（如弯曲、压延、锻打）时，则希望它产生永久变形。

由于构件截面尺寸突然变化而引起应力局部增大的现象，称为应力集中。在等截面构件中，应力是均匀分布的。若构件上有孔、沟槽、凸肩、阶梯等，使截面尺寸发生突然变化时，在截面发生变化的部位，应力不再是均匀分布，在附近小范围内，应力将局部增大。应力集中的程度，可用应力集中系数来表示。应力集中系数的大小，只与构件形状和尺寸有关，与材料无关。工程上常用典型构件的应力集中系数，已通过试验确定。

应力集中处的局部应力值，有时可能很大，会影响部件使用奉命，是部件损坏的重要原因之一。为防止和减小这种不利影响，应尽可能避免截面尺寸发生突然变化，构件的外形轮廓应平缓光滑，必要的孔、槽最好配置在低应力区。另外，金属材料内部或焊缝有气孔、夹渣、裂纹以及“焊不透”、“咬边”等缺陷，也会引起应力集中。

构件在长期交变应力作用下，虽然它承受的应力远小于材料的屈服极限，在没有明显塑性变形的情况下，发生断裂的现象称为金属的疲劳。因金属疲劳发生的破坏称为疲劳破坏出现疲劳破坏的原因，是经过应力多次交替变化后，在应力最大或有缺陷部位会产生微细的裂纹，裂纹尖端出现严重的应力集中，随着交变应力循环次数的增加，裂纹逐渐扩大，最后导致破裂。

材料经受无限次变载荷而不发生断裂时的最大应力，称为材的疲劳极限。工程上常根据机件的使用寿命要求，规定交变应力循环N次时的应力为有限疲劳极限或条件疲劳限。如汽轮机叶片交变应力循环次数N

锅炉的每一次启动和停止，工质运行参数的每一次波动，承压部件都要经受一次交变应力及应变的循环，这都将会影响承压部件的寿命。为了提高钢材抵抗疲劳破坏的能力，应在保持材料一定强度的基础上尽可能提高钢材的塑性及韧性。

部件在受热或冷却时，若各部分温度不一致，变形将受制约。温度高的部分要膨胀伸长，温度低的部分则限制它的膨胀，结果在高温部位产生压应力。低温部位产生拉应力。锅炉在启、停过程中，出现的汽包内外壁温差，将会在汽包壁内产生热应力。

常温下钢材的金相组织是稳定的，不随时间而改变。但若在高温下长期工作，其金相组织则会不断发生变化，使其性能变差，严重时会导致破裂损坏。

1）珠光体球化钢材中片状渗碳体逐渐转化为球状，并积聚长大的现象称珠光体球化。珠光体球化使钢材高温性能下降，加速蠕变过程，严重球化时，常引起爆管事故。影响球化过程的因素是温度、时间和化学万分，在钢中加入铬、钼、钒等合金元素，能降低球化过程的速度；

2）石墨化石墨化是钢中渗碳体在长期高温下工作自行分解的一种现象，即Fe₃C→3Fe+C（石墨）石墨化主要发生在低碳钢和低碳钼钢，能使钢材常温下和高温机械性能（强度、塑性）均下降，特别使冲击韧性显著降低，导致钢材的脆性破坏；

3）合金元素的重新分配钢材在高温下和应力长期作用下，会发生合金元素在固溶体和碳化物之间的重新分配，使强度极限和持久强度均下降，不利于高温部件的安全运行。合金元素重新分配过程，随温度的升高和时间的推移而加剧，特别是运行温度接近或超过钢材许用温度的上限时，合金元素的迁移速度将更快。

锅炉钢管主要用来制造水冷壁、过热器、再热器、联箱、导汽管和主蒸汽管等。这些管道在高温、应力及腐蚀介质作用下长期工作，会发生蠕变、氧化和腐蚀，为保证设备安全可靠运行，对锅炉管子用钢有如下要求：

1）要有较高的蠕极限、持久强度及持久塑性；

2）高的抗氧化性能和耐腐蚀性能，一般要求在工作温度下的氧化深度应小于1mm/a（毫米/年）；

3）足够的组织稳定性，即抵抗金相组织球化、石墨化及合金元素重新分配的性能好；

4）良好的冷热加工性能，特别是应具有良好的焊接性能；

5）良好的宏观组织，即钢中的分层、非金属夹杂物、气孔等缺陷应尽可能少，符合有关规定。

运行中蒸汽温度超过额定值时称超温。受热面管或蒸汽管道壁温，超过该种钢材最高许用温度时称过热。各种钢材都有规定的使用温度范围，或者说有一个允许的最高使用温度。在允许的使用温度范围内，可按其使用寿命安全工作。

循环流化床锅炉常见钢的最高许用温度

运行中的超温。有时会引起管壁过热，有时则不一定。如果额定运行温度比钢材的许用最高温度低很多，即便出现超温，也不一定过热。如12Cr1MoVG的允许最高使用温度为580℃，蒸汽额定温度为540℃，运行中达到点550℃，这习惯上就属于超温，但对主蒸汽管道来说并没有过热。

当实际壁温超过钢材最高使用温度时，金属的机械性能、金相组织就要发生变化，蠕变速度加快，最后导致管道破裂。为此，运行中对主蒸汽管、过热器及再热器管和相应的导汽管，要作好超温记录，统计超温时间及超温程度，以便分析管道的寿命，加强对管道的监督，防止出现过热及突然损坏。

各种汽水管道和锅炉受热面管子，都是按照一定的工作温度和应力设计其使用寿命的。如果运行中工作温度超过设计温度，虽未过热，也会使金属组织稳定性变差，蠕变速度加快，最后使其工作寿命缩短。

根据试验研究材料达到破坏的时间与蠕变速度成反比，随温度的升高呈指数关系缩短。按照这一原理，在应力相同和条件下，不同温度的使用寿命，可用拉尔森米列尔近似方程来估算。

运行中由于某种原因，造成管壁温度超过设计值，只要超温幅度不太大，就不会立即损坏。但管子长期在超温下工作，钢材金相组织会发生变化，蠕变速度加快，持久强度降低，在使用寿命未达到预定值时，即提早爆破损坏。这种损坏长期超温爆管，或叫长期过热爆管，也称一般性蠕变损坏。

长期超温爆管，一般发生在高温过热器出口段外圈管子的向火侧。根据近年对过热器管爆破事故和分析，约70%的爆管是由于长期超温而引起的。水冷壁以及省煤器管，偶然也会发生这类爆破损坏现象。

长期超温爆管破口的特征是：破口呈粗糙脆性断面的大张口，管壁减薄不多，管子蠕胀也不甚显著，破口内壁往往有较厚的氧化铁层。

破口的过些特征，与钢材在长期超温过行过程中，组织结构不断变介质的不断腐蚀有关。它首先产生微细的蠕胀裂纹和应力腐蚀裂纹，然后在继续超温运行过程中，微细裂纹不断形成和发展，最后引起爆管事故的发生。

受热面管子在运行过程中，由于冷却条件恶化，管壁温度在短时间内突然上升，使钢材的抗拉强度急剧下降。在介质压力作用下，温度最高的向火侧，首先发生塑性变形，管径胀粗，管壁变薄，随后发生剪切断裂而爆破。这种爆管称短时超温爆管，也称短时过热爆管，或者称为速蠕变损坏。

短时超温爆管，多发生在水冷壁管和凝渣管上，特别是水冷壁热负荷最高的部位，如燃烧带附近及燃烧器周围的管子的向火侧。过热器也有发生短时超温爆管的可能。短时超温爆管的破口，一般胀粗较为明显，管壁减薄很多，爆破口呈尖锐的薄，因而承受不了介的压力而引起的剪切断裂造成的。另外，也与爆破时介质高速喷出，对炽热管壁产生激冷作用有关。

循环流化床锅炉“四管”是指锅炉水冷壁（包括扩展水冷屏）、过热器、再热器和省煤器；传统意义上的四管泄露，是指以上部位金属管件的泄露，锅炉四管涵盖了锅炉的全部受热面。

循环流化床锅炉锅炉其管壁四管泄露主要有过热、磨损、应力撕裂、焊机问题、材质以及腐蚀。具体表现为：

1）物料对受热面的磨损；

2）受热面金属超温或长期过热；

3）机组调峰过程中温度的波动；

4）管内腐蚀、积盐或结垢，对超临界流化床锅炉来说，氧化皮的脱落；

5）启动、停炉工作不符合操作规程；

6）设计、制造、安装、检修方面存在缺陷和隐患。

循环流化床锅炉锅炉基于固有的燃烧方式，其水冷壁长期处于物料的冲刷，故循环流化床锅炉水冷壁的爆管主要集中在水冷壁的磨损、减薄导致爆管。常见有：

1）炉膛四角水冷壁因不规则磨损导致泄漏。

2）炉膛顶部因密封不严漏灰导致泄漏；

3）炉膛出口部因膨胀受阻水冷壁管被拉裂导致泄漏；

4）落渣管与布风板连接让管因落渣管膨胀将该处让管水冷壁拉裂导致泄漏；

5）因密相区、炉膛出口水冷壁等处敷设的耐火料掉导致水冷壁管磨损泄漏；

6）水冷壁鳍片因焊接质量问题与磨损问题漏灰，导致水冷壁磨损泄漏；

7）因落煤管播煤风舌头磨损甚至磨通，从而将舌头周围的水冷壁磨漏；

8）炉膛出口附近后墙、侧墙因烟气方向改变造成水冷壁偏磨从而泄漏；

9）布风板水冷壁因外腐蚀导致水冷壁管泄漏。此外新建锅炉以及检修后，水冷壁管内的杂物堵塞也是水冷壁爆管的常见现象。

1）炉膛及尾部受热面受高浓度物料及飞灰冲刷爆管；

2）旋风分离器靶区附件浇注料磨损严重，对裸露受热面磨损爆管；

3）新建和检修锅炉联箱或管束内异物氧化皮或堵塞，形成蒸汽阻塞爆管；

4）运行过程金属壁温短期或长期超温，材料发生蠕变，造成爆管；

5）吹灰器使用不当，造成过吹或漏气长时间吹扫，造成爆管；

6）烟气挡板左右侧长时间偏差大，使得一侧烟气量偏大，烟气冲刷严重，致使爆管。

1）省煤器管处于高浓度烟气环境中，其迎风面很容易磨损；

2）省煤器管材质或安装检修工艺不合格；

3）停止进水后没能及时开启省煤器再循环门；

4）管内有杂物堵塞，管内水循环建立不起来；

5）烟气挡板左右侧长期调整偏差大，造成一侧的烟气流速高，磨损严重，容易引发省煤器爆管；

6）给水品质不合格，管内结垢腐蚀；

7）因蒸汽吹灰阀不严密，吹灰程序结束后，实际仍然吹灰，省煤器管束受损；

8）省煤器管排间隙不均匀，运行中间隙小的堵灰严重通道不通，烟气全部从间隙大的地方流过，流速大，导致省煤器磨损泄漏；

9）对于下支撑省煤器，由于管夹变形，导致省煤器管排上下不垂直，从而磨损泄漏。

1）炉膛内有异常声音，炉膛负压向正向晃动，泄漏的不严密处有烟气或蒸汽外冒。泄漏处床温大幅度下降；

2）床层局部流化不好，各点床压变化不一致；

3）汽包水位迅速下降，给水流量不正常地大于蒸汽流量；

4）各段烟温下降，汽压、汽温呈下降趋势。

1）严密监视床温、床压变化情况，加强对泄漏处的检查和监视；

2）尽量维持汽包水位，适当降低汽压及负荷；

3）保证炉膛连续通风，防止水煤气积攒发生爆燃；

4）若床温下降速度很快或水位不能维持，应立即停炉；

5）停炉后，加大进水后水位仍不能回升，应停止进水，严禁开启省煤器再循环门；

6）停炉后。应保留一台引风机运行，待炉膛内水蒸气排完停止引风机运行；

7）炉内蒸汽排完后，尽快排掉湿床料防止床料板结。

1）汽包水位下降，给水流量不正常地大于蒸汽流量；

2）省煤器两烟汽温差大，损坏处烟气温度下降；

3）泄漏严重时有水外流；

4）引风机电流增大，烟道阻力增加；

1）开大引风机入口导叶，保持炉膛负压；

2）加大进水量，维持汽包水位。可适当降低负荷运行；

3）泄漏严重，水位不能维持时应立即停炉；

4）停炉后，加大进水后水位仍不能回升，应停止进水，严禁开启省煤器再循环门；

5）停炉后，应保留一台引风机运行，待炉膛内水蒸气排完停止引风机运行。

外置床的受热面长期处于高温物料中，保证受热面内蒸汽的冷却是防止该处受热面爆管的关键。尤其是再热器，在机组负荷大幅度下降或机组甩负荷时，要确保高低旁路或高旁、再热器对空排汽的正常投运，严禁再热器干烧，在上述恶劣工况下，应严格监视再热蒸汽的正常冷却，防止超温爆管；在机组发生紧停时，布置在外置床内的再热器、过热器均处在高温热料中，应通过高低旁路，在控制汽包饱和温度变化速率的情况下，开启旁路对过热器、再热器进行实时冷却，直至物料温度在安全范围内。

燃烧室膜式水冷壁由锅炉钢管焊接而成，如果管子的焊缝没打磨光滑就会出现凹凸不平，这时颗粒沿四壁下落时，必然在凹凸部位产生涡流对凹凸部分带来磨损。因此焊缝部位一定要打磨光滑，如果不严控打磨质量将大大增加水冷壁爆管的可能性。

1）建立锅炉承压部件防爆设备台账，制定和落实防磨防爆定期检查计划，并完善其考核制度；

2）过热器、再热器发生泄露时，应及时停运，防止扩大冲刷和损坏其它管段；

3）加强整汽吹灰设备的维护与管理，投运前应对吹灰器的整汽喷嘴升入炉膛的位置及角度进行测量、调整。并逐个整定其吹灰压力，避免吹灰压力过高。运行中遇到吹灰器卡涩、进汽门关闭不严等问题，应及时将吹灰器退出，并关闭进汽门，避免受热面吹损，并及时通知检修人员进行处理；

4）发生四管泄露时，必须尽快停炉。并进行割管检查、分析材质和腐蚀产物，制定相应措施；

5）运行时间接近或达到寿命时，应对受热面进行寿面评估，并根据评估结果及时安排更换。

循环流化床锅炉炉外管指炉外高温、高压的蒸汽承压部件。如汽包、集中下降管、联箱、主蒸汽管道、再热蒸汽管道、汽水联络管、疏水、弯管、弯头、阀门、三通、联箱封头、管座等。

炉外管的爆破杀伤力极大，后果难以预料和控制，严重威胁现场工作人员的安全。炉外管的爆破事故主要是由管道超温、超压使材料机械强度下降，支吊架失效、管系膨胀受阻、管系震动、水冲刷、管材缺陷和焊接质量不良等因素。在锅炉的实际运行中，应积极采取措施，防止炉外管泄露。

1）加强炉外管巡视，对管系振动、水击、膨胀受阻、保温脱落等现象，及时分析，及时采取措施；

2）定期对导气管、汽水联络管、下降管等炉外管进行外观检查、壁厚测量、圆度测量和无损检测，发现裂纹、冲刷减薄和圆度异常等问题及时打磨、补焊、更换等处理；

3）加强汽水系统中高压疏水、减温水等小管径管的管座焊缝、内部冲刷和外部腐蚀检查，发现问题及时处理；

4）对支吊架进行定期检查，运行时间达10万小时的主蒸汽、再热蒸汽管道的支吊架应进行全面检查和调整；

5）重点检查易引起汽水两相流的输水、空气等管道与母管相连的角焊缝、母管开孔的内孔周围、弯头部位的裂纹与冲刷；

6）定期对减温器进行检查；

7）机组投运的第一年内，应对主蒸汽、再热蒸汽管道的不锈钢温度套管角焊缝进行渗透和超声波检查，并结合A级检修进行检测。

1）解决凝结器泄露后防止给水硬度的超标问题；

2）加强给水含铁量的检测与控制，对超临界机组必须严格控制汽水品质，防止水冷壁运行中垢的快速沉积，结构严重时，应进行化学清洗；

3）加强化学监督工作；

4）水冷壁氢腐蚀其主要原因是受热面内部结垢，加之炉水处于低pH值状态。当进入凝结水系统的酸性盐类在水冷壁管垢下浓缩，氢原子进入管壁金属组织中与碳化铁作用生成甲烷，使钢材晶间强度下降，产生晶间裂纹。

1）严格控制炉水质量，不使管内腐蚀结垢，发现腐蚀时，应进行清洗；

2）防止凝汽器管泄露，特别要控制锅炉水中的酸性盐类，检测饱和蒸汽中的含氢量。

锅炉承压部件的失效是指因某种原因使管壁的局部应力超过材料的屈服极限、持久强度而发生变化，最终导致爆管。通常包括材料使用不当、管壁磨损、腐蚀侵蚀减薄使应力升高、管壁超温使材料组织发生劣化而导致材料强度下降，以及附加应力和交变应力等因素使管壁失效。

1）锅炉受热面经常受机械和飞灰磨损部件，如穿墙管、悬吊管、管卡处管子、省煤器和过热器上部管段、再热器、汽冷式分离器靶区附件、水冷壁的四周及过渡段等；

2）易因膨胀不畅而拉裂的部位，如水冷壁四角管子、门控弯管部件的管子、工质温度不同而连在一起的包墙管、包烟、风道滑动面联接处的管子等；

3）蒸汽吹灰器汽流冲击的管子及开孔装吹灰器部位的近邻管子；

4）屏式过热器、高温过热器和高温再热器等有经常超温记录的管子。

1）在运行调整中严格按运行规程的规定操作，认真执行有关安全规程和制度，严格监督炉水品，防止结垢造成腐蚀爆管；

2）锅炉启停应严格按启停曲线进行，控制锅炉参数和各受热面的管壁温度在允许范围内，并严密监视，及时调整，防止锅炉各参数大起大落，尤其是汽温、汽压，并检查和记录各联箱、汽包、水冷壁等的膨胀指示器的指示、确保膨胀正常；

3）长期停、备用的锅炉设备，必须按《火力发电厂停（备）用热力设备防锈蚀导则》进行防腐保护；

4）严密监视锅炉蒸汽参数、蒸发量及水位，防止超温超压、满水或缺水事故发生；

5）加强对吹灰管理，应通过试验和观察来确定锅炉受热面吹灰的周期。应防止吹灰器漏汽、漏水或吹损受热面；

6）加强对过热器、再热器管壁温度的监测，实事求是地做好记录，发现超温应及时分析原因，并从运行调整着手解决超温问题。

1）根据设计煤种和投运后使用的煤种合理选择给煤粒径，通过设计给煤粒径控制合适的有效床存量，减少对受热面的磨损；

2）优化水冷壁过渡区的防磨结构及合理的喷涂方案，减少对水冷壁的磨损；

3）炉膛内布置的高温屏式受热面应基于循环物料的浓度及磨损情况，做好喷涂工作；

4）旋风分离器靶区附近易磨损部位应做特殊材质处理，易减缓其磨损；

5）根据不同的受热面的温度水平，选择合适的钢材；

6）严格校核各受热面膨胀应力，特别是联箱管座与分配管之间的膨胀应力，防止因膨胀应力集中造成受热面管束撕裂；

7）选择合理的炉膛截面积，减低流化风速，减少物料对受热面的磨损；

8）根据灰分选择合理的尾部受热面的管间截距及烟气流速，避免流速过高和积灰。

热喷涂按热源不同，分为火焰喷涂、电弧热喷涂、等到离子喷涂等。循环流化床锅炉常用的主要是电弧喷涂和火焰喷涂。

电弧喷涂利用燃烧于两根连续并进的金属丝之间的电弧溶化金属，用高速气流把溶化的金属雾化，并对雾化的金属粒子加速，使其喷向经过预处理的机体表面形成涂层。

超音速火焰喷涂是将要喷涂的材料以粉末状输送给喷涂枪，在氧-燃气焰中将其加热到塑性或熔化状态，并利用膨胀燃气流射于经预处理的基体表面上的喷涂方法。

1）检测基体的实际厚度满足要求，碳钢炉管减薄量不超过设计壁厚的30%，合金钢炉管减薄量不超过设计壁厚的25%；

2）表面缺陷全部处理完毕，焊缝打磨平滑过渡，检查无凹凸台阶、飞溅物、焊瘤；

3）锅炉水压试验完毕，放尽炉管内存水；

4）原有涂层应清理干净，无法清除的先喷砂再电拉毛处理。

喷涂材料选择及物理参数

1）涂层的硬度一般较基体的硬度更大，具有较强的抗磨损性能；

2）涂层在高温下会生成致密、坚硬和化学稳定性更好的氧化层，且氧化层与其基体的结合更牢。

1）基体表面预处理后，无氧化、无腐蚀、无污染条件下，宜缩短喷涂时间间隔，不宜超过2h；

2）应根据喷涂材料选择喷涂设备的电压、电流和送丝速度；

3）喷涂枪电弧焰流应散射均匀，无断弧；

4）喷涂枪与基体的距离宜150mm～200mm；

5）喷涂枪垂直基体沿炉管轴线匀速往复喷涂，移动速度宜0.3m/s～0.5m/s；

6）往复喷涂宜3～8次完成一个喷涂周期；

7）用测温仪监控基体温度不宜超过100℃；

8）涂层验收合格后视工艺要求宜进行封孔处理。

1）基体表面预处理后，无氧化、无腐蚀、无污染条件下，宜缩短喷涂时间间隔，不宜超过2h。安装监控摄像头系统，监控喷涂枪火焰和喷涂焰流；

2）采用喷涂枪中性焰或轻微碳化焰进行基体预热，控制基体温度不超过95℃；

3）调整喷涂枪火焰焰流有5～7个马赫锥（1700m/s～2400m/s），粉末焰流有2～4马赫锥（700m/s～1400m/s）；

4）喷涂枪与基体的距离150mm～200mm；

5）喷涂枪垂直炉管切线沿炉管轴线匀速往复喷涂，移动速度0.3m/s～0.5m/s；

6）往复喷涂6～8次完成一个喷涂周期；

7）用测温仪监控基体温度不超过200℃；

8）涂层验收合格后视工艺要求进行封孔处理。

1）基体表面预处理后，无氧化、无腐蚀、无污染条件下，宜缩短喷涂时间间隔，不宜超过2h；

2）无需进行二次喷涂的基体表面应有效遮蔽；

3）在正式喷涂之前，应先采用电弧喷涂对基体表面进行0.1mm～0.15mm的镍基打底涂层处理；

4）在打底涂层上进行超音速电弧喷涂或超音速火焰喷涂。

喷涂层与母材是通过高速冲击形成的机械强制结合，且两者的热膨胀系数有一定差别，一旦太厚，必然出现剥落现象。

熔敷是利用熔敷热源将具有一定性能的材料熔敷在基体（工件）表面上，形成冶金结合的一种工艺过程。

循环流化床锅炉一般使用等离子熔滴熔敷，以被熔敷工件为阳极（阳极接地），以金属熔丝为阴极，利用阳极和阴极之间产生的等离子弧作为热源，将阴极（金属熔丝）融化，产生金属熔滴，再通过智能机械诱导机构（熔敷机器人）的甩滴功能将熔融的金属熔滴甩附在工件上。

焊接需要大能量，如果要将两块或者多块材料熔合到一体，因此对熔深要求很高，甚至达到根部。熔敷是小能量输入到熔丝，仅仅需要将熔丝熔化，达到与母材表面形成浅表的冶金结合。

1）熔敷层表面平滑，无气孔，耐磨持久；

2）相对于喷涂层的机械挤压粒子结合来讲，熔敷防磨层为冶金结合，结合强度高；

3）熔敷层硬度在HRC50以上，其耐磨寿命较喷涂层高；

4）熔敷层的可修补性、可焊接性强，锅炉四角、给煤部位、回料口部位的上方等磨损强烈的区域，可以适当修补或者加厚。

熔敷施工操作不当容易对基体造成损伤，由于相关过程属于隐蔽工程很难发现，因此应严控施工流程，每次施工面不宜过大。施工结束后必须认真进行水压试验，发现伤及基体后应及时处理。