CFB 鍋爐：正確使用耐磨耐火材料的性能、設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)

在CFB 鍋爐的燃燒工況下， 固體顆粒對受熱面的磨損， 一直是制約 CFB 鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵問題。CFB 鍋爐內(nèi)存在不同方向、不同速度、不同角度、不同濃度的氣流、射流和氣泡，它們以各種形式作用于內(nèi)表面， 加之腐蝕性氣體和其它介質(zhì)的存在， 形成了復(fù)雜的磨損過程。對鍋爐進(jìn)行維護(hù)的主要方法就是在某些區(qū)域敷設(shè)耐磨耐火材料， 用以保護(hù)受熱面。在還原性條件下， 耐磨耐火材料比鋼耐磨， 耐磨材料就是防止磨損、成本低廉的阻隔層， 用以保護(hù)鍋爐的安全可靠運(yùn)行。

CFB 鍋爐在高溫下運(yùn)行， 爐內(nèi)溫度變化較為頻繁， 造成循環(huán)熱沖擊。同時， 爐內(nèi)存在大量高速運(yùn)動的高溫固體粒子， 不斷沖刷受熱面， 因此需要鋪設(shè)耐磨耐火材料來保護(hù)， 本文僅介紹向火側(cè)( 煙氣側(cè)) 的耐磨耐火材料。

一、耐磨材料介紹

（一）耐磨耐火材料的種類

循環(huán)流化床鍋爐耐磨耐火材料簡介

耐磨耐火材料按其供貨狀態(tài)可分為定形材料和不定形材料，按作用可分為三類: 耐磨耐火材料( 包括磚、澆注料、可塑料和灰漿) ; 耐火材料( 包括磚、澆注料和灰漿) ; 耐火保溫材料( 包括磚、澆注料和灰漿)。

1、定形材料

1) 耐磨耐火材料( 高密度耐火材料) : 硅鋁磚類( 黏土磚、高鋁磚) 、非氧化物磚類( 硅莫磚、碳化硅磚)。

2) 保溫材料: 耐火保溫磚、保溫磚、保溫塊、陶瓷纖維。

2、不定形材料

不定形材料有澆注料、抹壓料、可塑料、修補(bǔ)料、槍噴式料、投注式料、振動料、灰泥涂抹料等。從形態(tài)上分為粉沫、泥、粘團(tuán)。

（二） 耐磨耐火材料的性能

耐磨耐火材料是在高溫下不易損壞和變形的特殊產(chǎn)品，為防止煙和飛灰磨損，在一些易磨損部件的內(nèi)部鋪設(shè)了耐磨材料，正確地選擇和安裝這些耐磨材料是至關(guān)重要的，它能夠保證系統(tǒng)長期的性能，減少耐磨材料的脫落和維修的次數(shù)。

耐磨耐火材料在化學(xué)成分上主要由鋁、硅化合物組成，總含量占80% ～ 95% 。

在CFB 鍋爐中， 為了承受環(huán)境所帶來的影響，耐磨耐火材料必須具備一定的耐火度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗熱震性及足夠小的線變化率。

二、CFB 鍋爐耐磨材料的設(shè)計(jì)

（一）耐磨材料破壞的原因

在CFB 鍋爐內(nèi)，一方面，大量高速運(yùn)動的高溫固體粒子不斷沖刷耐磨材料而使其破壞， 另一方面， 因爐內(nèi)溫度波動、熱沖擊及機(jī)械應(yīng)力等造成耐磨材料產(chǎn)生裂紋和剝落，同時，堿金屬等的滲透也易造成耐磨材料的失效和破壞。

（二）耐磨材料的設(shè)計(jì)

在CFB 鍋爐中，易磨損區(qū)主要包括水冷壁及爐膛內(nèi)布置的受熱面、分離回料系統(tǒng)、尾部煙道入口及排渣系統(tǒng)。使用耐磨材料的主要區(qū)域包括爐膛密相區(qū)、爐內(nèi)屏式受熱面下部區(qū)域、爐膛出口、分離器、料腿、回料閥、分離器出口煙道及尾部對流煙道。

考慮到以上磨損的特點(diǎn)、耐磨材料的物理性能及施工特點(diǎn)，一般采用單層或多層耐磨耐火材料的敷設(shè)。單層敷設(shè)的部位包括水冷壁、屏式受熱面、水冷隔墻、雙面水冷壁、汽冷分離器等薄襯里處，用φ6或 φ10 的圓柱銷釘( 或 Y 型 V 型銷釘) 將耐磨耐火澆注料支撐在管壁煙氣側(cè)。薄襯里更能經(jīng)得起鍋爐起停時的快速熱沖擊，同時， 為增強(qiáng)其剛性及沖擊能力，需在澆注料中增加不銹鋼纖維。厚襯里分為兩層或三層，煙氣側(cè)為耐磨耐高溫的耐磨耐火磚砌筑或耐磨可塑料澆注而成， 內(nèi)襯的保溫材料目的是減少熱損失，降低殼體溫度。

三、耐磨耐火材料的施工和維護(hù)

（一）膨脹縫的設(shè)置

定型耐磨材料在施工過程時通過托板分層卸載并將荷載傳遞到外殼鋼板上，由于線脹系數(shù)的不同，膨脹縫的設(shè)置十分關(guān)鍵。施工縫也是膨脹縫，對于澆注料面積過大的區(qū)域，應(yīng)交替施工，塊與塊之間留好施工縫，施工縫應(yīng)錯開布置。

（二）金屬錨固件的處理

因金屬材料與耐磨材料受熱后線脹系數(shù)的差異，在耐磨耐火材料施工前，必需在金屬材料( 包括銷釘， 托板及管子) 表面涂瀝青， 涂刷瀝清是在澆注料與受熱面之間留有一定的間隙， 運(yùn)行時受熱面熱膨脹差不會對耐磨材料造成破壞。

（三）振搗

澆注料施工必不可少的程序“振搗”， 如果振搗不足或不到位， 則耐磨澆注料密度不能達(dá)到要求或不均勻， 都可造成澆注料強(qiáng)度不足， 難以起到防磨作用， 難于施工的位置模板應(yīng)盡量小些。

（四）耐磨耐火材料的熱養(yǎng)護(hù)

由于無基礦物質(zhì)原料含有一定的水份，在配制成澆注料過程中又加進(jìn)了一定量的水做溶劑，這些水份需要通過自然干燥及熱養(yǎng)護(hù)將水份排出，因耐磨耐火澆注料的致密度較高，其結(jié)晶水又在其分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部，所以熱養(yǎng)護(hù)烘爐是需要足夠時間的過程。雖然熱養(yǎng)護(hù)采用可控溫?zé)釤煔怵B(yǎng)護(hù)，但養(yǎng)護(hù)時鍋爐受熱面還是要加水來保護(hù)其安全。通常熱養(yǎng)護(hù)的升溫曲線由材料供應(yīng)商提供，或由供應(yīng)商認(rèn)可的升溫曲線來進(jìn)行。熱養(yǎng)護(hù)后，所有在密封盒上開的澆注孔需要封閉并且焊好，所有為熱養(yǎng)護(hù)開的蒸汽通道均應(yīng)封焊。

四、結(jié)束語

為滿足機(jī)組安全運(yùn)行，CFB 鍋爐耐磨耐火材料應(yīng)具備以下性能: 較高的常溫與熱態(tài)強(qiáng)度; 較低的磨損量; 優(yōu)良的抗侵蝕性; 良好的高溫體積穩(wěn)定性。關(guān)于循環(huán)流化床鍋爐用耐磨耐火澆注料目前大都是執(zhí)行YB/T 4109-2002的標(biāo)準(zhǔn)。對應(yīng)的鋁含量分別為60、65和70.但在實(shí)際應(yīng)用過程中，可能會需要根據(jù)不同的生產(chǎn)狀況、不同的部位來對各項(xiàng)理化指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。