循环流化床锅炉用耐火材料

前言：循环流化床锅炉使用现状

循环流化床（CFB）燃烧技术是国际上八十年代初发展起来的锅炉燃烧新技术。该技术一出现就以其节能、高效、环保、燃料适应性广、燃烧效率高、负荷调节范围大等优点受到有关部门专家的关注，被认为是锅炉燃烧技术领域的一次革命。在我国，中小型循环流化床技术首先得到快速发展【1】。据相关资料显示，由工程热物理研究所开发出的蒸发量为10至75t/h循环流化床锅炉产品，在国内已有近500多台的订货。同时，循环流化床锅炉的大型化也正在加速进行并取得一定进展。一些国产50MW循环流化床高压锅炉已经成功运行多年，100MW循环流化床高压锅炉也在研制中，还在通过招、投标引进300MW大型循环流化床电站锅炉。可见，经过早期的快速发展和随后的调整之后，循环流化床锅炉在我国将得到更大的发展，并日趋成熟。然而，在生产中仍有许多问题亟待解决，耐火材料易损就是其中的一个难题。

1循环流化床锅炉中易损部位的特点及对修补料的要求

某电厂200t/h循环流化床锅炉在使用中发现，易损部位集中在旋风分离器、返料器的直筒段和锥体段内衬和风道燃烧器预燃室部位。主要问题表现为：a.在循环流化床锅炉旋风分离器、返料器的直筒段和锥体段内衬有大量裂纹出现，对这一问题如不及时采取措施，烟尘及火焰会沿裂纹侵蚀、冲刷浇注料，造成局部料的大面积脱落，进一步侵蚀硅钙砖，使硅钙砖碎裂成块，最后灼烧炉壳钢板，严重影响炉子的使用寿命，同时炉内的热量向外散失加快，造成大量能源浪费。b.风道燃烧器预燃室部位有耐火材料脱落现象，这一问题直接影响风道燃烧器无法正常使用，这些均是锅炉运行中较严重的质量问题。下面先简要了解一下这些部位的特点。

1.1锅炉旋风分离器、返料器的直筒段和锥体段特点

高温烟气携带着大量床料粒子进入旋风分离器，在旋风分离器内高速旋转，靠离心作用将固体颗粒分离下来，再顺其下部料腿流入回料阀。因此，高温旋风分离器是循环流化床锅炉中冲蚀、磨损最为严重的部位，也是防磨最重要的部位。旋风分离器从上至下由耐磨材料砌筑成蜗壳、ф4800筒体、上锥筒，ф2400上圆筒、下锥筒及ф864料腿，并通过托板支撑在外层由钢板制成的外壳上。旋风分离器的正常工作温度为850~930℃；旋风分离器出气总管，此处烟气含尘量70~530g·m-3，正常工作温度为850~930℃，锅炉结构如下图1所示。

1.2CFB锅炉风道燃烧器预燃室部位特点

CFB锅炉风道燃烧器主要由配风室、油点火装置、预燃室、混合室、支架、非金属膨胀节和风箱接口等组成，其结构见图2【2】。本锅炉装有２台风道燃烧器在布风板的下部，与一次风箱相连接。风道燃烧器将油枪点燃后，火焰生成的热烟气与一定量的空气混合后达到一定的温度，烟气经一次风箱穿过布风板，与床料混合并加热床料。这种启动方式加热速度快，燃烧时产生的热烟气理论温度为1900℃左右，其内部工作环境恶劣。在试运行时由于风量控制不当，导致燃烧室长时间处于超温状态，从而造成风道燃烧器耐火材料内衬大面积脱落，内壁耐热不锈钢严重碳化，见图3。

1.3对修补料的要求

根据现场生产，要求修补料有以下特点：

施工性能好。施工时，涂抹容易、附着力强。

涂抹一定厚度，快速烘烤不开裂、不剥落。

使用中耐炉渣侵蚀、耐磨性强。在循环流化床锅炉的运行中，带有新供入燃料的床料，在炉膛—旋风分离器—回料阀—炉膛这一封闭的循环回路里处于不停的高温循环流动中，并在炉内进行高效率燃烧。此外，物料在重力作用下，在炉内不断的进行内循环。因此，修补料必须耐磨性强，以防循环回路中存在严重磨损，确保锅炉长期、安全运行。

2研制可塑料的特点

2.1微膨胀性

我们研制的可塑料其主要特点是微膨胀，110℃其线变化为-0.3~0.1％，1400℃其线变化为0~0.5％。这种材料在高温下稍有膨胀，可使修补后的裂缝产生压应力。1400℃以内无涨缩，不开裂、不变形、不掉块。用它捣制的无接缝的炉体，具有整体性高，耐剥落性好，使用寿命长和节约能源等特点。这是针对循环流化床锅炉在运行中经常出现耐磨料脱落或有裂缝这一特殊情况而专门研制的。

2.2耐磨性

表１可塑料与耐磨耐火浇注料的理化指标对比

项目指标

牌号（KS-70）NMJ-1NMJ-2NMJ-3

化学成分(％)Al2O371≥606570

体积密度（g/cm3）110℃×24h2.80≥2.402．602．80

耐压强度（MPa）110℃×24h72≥556065

1000℃×3h99≥8090100

抗折强度（MPa）110℃×24h14≥789

1000℃×3h20≥91113

线变化率（％）1000℃×3h+0.09-0.3~+0.3-0.3~+0.3-0.3~+0.3

常温磨损量1000℃×3h7≤987

抗热震性/次1000℃，水冷20202020

最高使用温度/℃1500140014751500

注：最高使用温度指材料在该温度下煅烧5h后线收缩率不大于1.5％的温度。

耐磨耐火浇注料指在使用温度下能抵抗物料冲刷，耐磨损性能优良的可浇注施工的耐火材料。CFB用耐磨耐火浇注料的理化性能如表1，可以看出：研制可塑料的常温磨损量仅有7cm3，不低于标准中耐磨性最高的NMJ-3材料，这说明我们在提高可塑料的耐磨损方面做的比较成功，研制可塑料可以替代耐磨耐火浇注料。另外，该可塑料的主要特点为常温固化快、耐磨性好、抗冲蚀能力强、材料粘结强度大，耐剥离性能好，施工简便，可涂抹于任何复杂工作面上，固化后的耐磨衬里，整体性强，抗热震性能好，是修补循环流化床锅炉衬体的理想材料。

3现场施工

3.1现场备料

现场采用JW250型强制式搅拌机。每次搅拌重量以不超过搅拌机公称容量的20％为宜，加水量为（4.5±0.5）％，湿搅拌时间为4～6分钟。搅拌好的料在30分钟内用完为为宜。

3.2锅炉旋风分离器、返料器的直筒段和锥体段内衬修补施工

安排架子工打好钢架、架板和软梯，修补时用气管吹气，把浮灰尘吹去，在欲修补处洒适量水，用硅酸铝纤维棉把裂缝深处塞实，外用可塑料填补，抹平。

3.3锅炉风道燃烧器预燃室部位修补施工

有关部门对损坏部位的耐热不锈钢，重新焊接修补；然后采用我们的可塑料对耐火浇注料脱落部位

图5风道燃烧器预燃室部位修补施工现场

修补，将欲修补处清理干净，将混好的可塑料填补在损毁处，烧嘴顶部修补时，欲使料粘附有一定困难，须用抹刀用力甩补于损毁处，必要时可先将抹刀用水湿润。图5为修补中的风道燃烧器预燃室。

养护温度为20～35℃，自然放置16～24h，然后烘烤至110℃，保温16～24h后，可直接投入使用。并要求启动燃烧器时，严格执行启动程序。

4使用结果

用可塑料修补的炉体，使用前不需预烘烤，可以有效的缩短修复周期，节约预烘烤的能源。目前，用此种可塑料修补的炉子已使用１０个月，无严重剥落现象，预计使用寿命两年以上。5结论

（1）研制的可塑料能够满足生产需要，施工方便，使用效果较好。

（2）可塑料使用前不需预烘烤，可以有效的缩短炉子的修复周期。

（3）经过锅炉维修，我们对循环流化床锅炉有了自己的认识，研制可塑料的成功使用为我们解决实际问题集累了经验，施工队伍也获得了很多重要的现场经验，经过这些有益的尝试，循环流化床锅炉技术在我国将得到更大的发展，并日趋成熟。