在循环流化床锅炉中,大量物料在炉内快速运动,以及含灰浓度大的烟气流动,造成锅炉内金属部件、耐火材料等的磨损。磨损问题严重影响锅炉的正常运行是导致停炉,停机的最常见的事故之一。本文在分析了循环流化床锅炉受热面、耐火材料的磨损情况、磨损形成机理和各种影响因素基础上,对某电厂的煤和煤矸石的燃烧燃料进行了实验研究,对炉内稀相区内防磨的进行了数值模拟研究。文中以某电厂440t/h循环流化床锅炉为研究对象,对燃用的煤和煤矸石进行实验研究,在实验研究中:利用STA409热重分析仪对煤矸石的掺烧进行了研究;用X射线衍射分析方法对燃料灰特性进行了定量分析。热重分析的结果表明煤与煤矸石掺烧存在拮抗作用,分析认为这是由于高温下氧化物晶型转变导致混合物反应活性中心降低造成的。对灰样的X射线衍射分析发现煤矸石对炉膛壁面的磨损表现在两个方面:一方面煤矸石中氧化物含量高,密度大,在流化床中返流速度比煤大;另一方面煤矸石中含碳量小,高温下矸石颗粒不易破碎,且矸石中Al2O3/SiO2较大,造成矸石的大颗粒、高硬度。目前国内外对炉内防磨的研究主要集中在防磨涂层的材料及工艺上,而本文采用了数值模拟的方法针对不同的防磨梁设计参数进行炉内流场模拟,并利用冲蚀磨损模型对磨损量进行比较,从而提出优化设计防磨梁的方案。在数值模拟过程中,采用Fluent6.3数值模拟软件建立了与电厂锅炉相对应的三维数值燃烧模型。流动数学模型采用湍流模型,辐射换热采用P-1辐射模型,燃烧化学反应采用非预混燃烧模型,边界条件与电厂运行参数一致。数值模拟主要研究了防磨梁设计参数对磨损的影响。模拟结果显示:梯形梁的防磨效果比矩形梁好;增大防磨梁宽度可以显著提高防磨效果;加密防磨梁在炉膛中的布置也会提高防磨效果,但不宜过密。此外,工况B、G、H比较了煤矸石掺烧比对磨损的影响,同时B、G、H的温度场分布图表明煤矸石掺烧比在20%以内时,不会影响锅炉运行安全;工况A、B的模拟结果表明加装防磨梁后可以降低一半的磨损量,而这与电厂#4炉的运行情况相符,这表明数值模拟的结果是可靠的。