0．前言

    福建省東南電化熱電廠兩臺(tái)循環(huán)流化床(CFB)鍋爐(CG一35/5．30—MXD)在1995年11月開始投產(chǎn)發(fā)電供汽，但因鍋爐設(shè)備和耐火材料等一系列原因，鍋爐出現(xiàn)間斷性運(yùn)行、開車率極低及熱效率低，能耗高等問題。耐火材料方面的問題主要存在爐膛澆注料和平面流分離器內(nèi)剛磚脫落，爐膛澆注料脫落的部位有濃相區(qū)和衛(wèi)燃帶。

    1997年8月，該廠開始對(duì)這兩臺(tái)CFB鍋爐進(jìn)行整改，不僅對(duì)鍋爐本體進(jìn)行大面積改造，而且也對(duì)耐火材料進(jìn)行重新選擇。該廠通過與全國多家科研所有關(guān)專家研討和實(shí)地考查了多家熱電廠相似爐型的鍋爐之后，決定將原“中倍率平面流分離器CFB鍋爐”改為“低倍率旋風(fēng)分離器CFB鍋爐”，同時(shí)也對(duì)該爐型的耐火材料應(yīng)用進(jìn)行了考查調(diào)研。整改時(shí)，該廠就在濃相區(qū)四周利用HMS高耐磨標(biāo)準(zhǔn)磚砌筑，旋風(fēng)分離器的旋風(fēng)筒第四側(cè)利用HMS高耐磨異型磚砌筑。1998年7月開始投產(chǎn)，運(yùn)行近兩年來HMS高耐磨磚的應(yīng)用效果相當(dāng)不錯(cuò)，其表面沒有明顯的裂痕和磨損，表現(xiàn)出其良好的耐磨和抗熱震性能。

1、HMS高耐磨磚簡(jiǎn)介

    HMS高耐磨磚系江蘇省宜興市張澤鍋爐耐火材料廠研制并生產(chǎn)的，經(jīng)哈爾濱鍋爐廠選樣，通過了美國PPC公司檢測(cè)，耐磨性超過了美國的要求，其它指標(biāo)也相應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)。

1.1  HMS高耐磨磚的化學(xué)成份

1．2  HMS高耐磨磚主要理化指標(biāo)

耐火度℃              ＞1790

體積密度g/cm3         2．65

顯氣孔率％            20．2

耐壓強(qiáng)度MPa          92．0

重?zé)€收縮1400℃×8h    0．05

線膨脹系數(shù)(1000℃)      5×10-6

導(dǎo)熱系數(shù)W／M·K      5．0

*耐磨率(噴砂試驗(yàn))       8．6

熱震穩(wěn)定性(次)          10一12

安全使用溫度(℃)        1450

*注：在美國C一704標(biāo)準(zhǔn)下做的試驗(yàn)，耐磨率為沖刷掉的重量除以每cm3磚的重量。

1．3  HMS高耐磨磚的用途

在電力行業(yè)，主要用于循環(huán)流化床鍋爐燃燒室、分離器等沖蝕部位；在建材行業(yè)，用于2000t/日產(chǎn)水泥回轉(zhuǎn)窖窖口、篦冷機(jī)側(cè)墻磨蝕部位；在冶金行業(yè)，用于電爐爐頂、軋鋼爐、導(dǎo)軌、冷卻帶、過渡帶等部位。

1．4  HMS高耐磨磚的主要優(yōu)點(diǎn)

從理化指標(biāo)看出，該耐火材料有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

(1)抗侵蝕性強(qiáng)，

(2)耐高溫CFB鍋爐床面溫度一般控制在1000℃左右，而該材料的安全使用溫度為1450℃。

    (3)耐磨性好，根據(jù)美國C一704規(guī)定檢測(cè)耐磨磚的耐磨率不大于12cc，而該材料選樣檢測(cè)的耐磨率只有8．6cc。

    (4)不炸裂剝落，該材料的熱震穩(wěn)定性好，重?zé)€收縮小。

    2．CFB鍋爐耐磨要求

    在世界各國越來越重視能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的今天，CFB鍋爐作為潔凈燃燒設(shè)備，倍受人們青睞，所以近幾年其發(fā)展非常迅速，從10t／h，25t／h，35t／h，75t／h，一直到設(shè)計(jì)制造運(yùn)行都很成功的220t／h。但是磨損問題一直困擾著CFB鍋爐朝大型化發(fā)展，CFB鍋爐的受熱面(如埋管、低溫過熱器、省煤器)磨穿爆管已是屢見不鮮，分離器磨損穿透也時(shí)有發(fā)生。

    2．1  CFB鍋爐的物料流動(dòng)特點(diǎn)

    CFB鍋爐是傳統(tǒng)鼓泡床鍋爐發(fā)展而來的，是介于鼓泡床和快速床之間。在燃燒床內(nèi)，燃煤和從布風(fēng)板吹上來的熱空氣混合燃燒，并與灰渣、石灰石一起流化沸騰，這時(shí)的床內(nèi)流化速度為4—7m／s。同時(shí)在燃燒帶產(chǎn)生兩個(gè)區(qū)域：一個(gè)是濃相區(qū)，即風(fēng)布板到物料沸上區(qū)域，其特點(diǎn)是物料濃度高，物料顆粒比較粗；另一個(gè)是稀相區(qū)，即沸上到爐膛出口區(qū)域，在該區(qū)域煙氣夾帶著一定顆粒度的煤灰繼續(xù)燃燒，接著繼續(xù)夾帶著煤灰的煙氣被排出爐膛。在分離器入口，夾帶著

一定濃度煤灰的煙氣產(chǎn)生很高的速度，然后在分離器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下把大部分的煤灰分離下來。分離后的煙氣再經(jīng)過省煤器、空氣預(yù)熱器排出。

    2，2  耐磨率的影響因素

    根據(jù)同行業(yè)取得共識(shí)的磨損原理，代表材料磨損程度的磨損率主要有三個(gè)方面因素控制：環(huán)境參數(shù)如沖刷粒子速度、濃度、入射角和環(huán)境溫度；沖刷粒子性質(zhì)如硬度、粒度及可破碎性；材料性能如熱物理性能和材料強(qiáng)度等。但對(duì)于CFB鍋爐的耐火磚的耐磨率影響因素只有環(huán)境參數(shù)中物料的流動(dòng)速度、物料濃度、煙氣溫度，沖刷粒子性質(zhì)中顆粒度。

    由耐磨率和各影響因素的經(jīng)驗(yàn)公式ε∝u3d2p／2g可以知道：耐磨率ε與物料濃度p成正比關(guān)系，與顆粒度d的二次方成正比，與物料的流動(dòng)速度u三次方成正比，其中物料的流動(dòng)速度變化對(duì)耐磨率影響最為突出。

    3．HMS高耐磨磚在CFB鍋爐上的應(yīng)用及效果

    根據(jù)CFB鍋爐的耐磨要求分析，CFB鍋爐爐墻磨損最為嚴(yán)重的部分是濃相區(qū)和分離器。下面就甲福建省東南電化熱電廠的兩臺(tái)CG一35／5．30—MXD鍋爐為例，主要談?wù)凥MS高耐磨磚在濃相區(qū)和分離器上應(yīng)用。

3．1        濃相區(qū)

    CFB鍋爐的布風(fēng)床物料濃度極高，且物料顆粒度也很大。由于濃相區(qū)的這種特性，故鍋爐的運(yùn)行過程中，高濃度高顆粒度的物料在布風(fēng)床內(nèi)進(jìn)行上下擾動(dòng)沸騰，根據(jù)磨損原理，濃相區(qū)四周耐火材料磨損是相當(dāng)嚴(yán)重的。同時(shí)鍋爐在給煤過程中，因以播煤風(fēng)輸送，如果播煤風(fēng)控制過高，極易把煤吹到對(duì)墻，從而也造成耐火材料的沖刷磨損。

    東南電化熱電廠兩臺(tái)CFB鍋爐原先設(shè)計(jì)時(shí)，濃相區(qū)四周耐火材料是敷設(shè)耐磨澆注料，但運(yùn)行半年以后發(fā)現(xiàn)有比較大面積的脫落，特別是后墻的水冷壁管基本上都暴露出來了。自從利用HMS高耐磨標(biāo)準(zhǔn)磚砌筑以后，運(yùn)行到現(xiàn)在，還沒有發(fā)現(xiàn)裂痕、脫落和比較明顯磨損的現(xiàn)象，表現(xiàn)出該種耐火磚高耐磨和抗熱震的優(yōu)良性能。

    3．2  分離器

    在分離器入口，由于其本身的特性，夾帶著高濃度的煙氣以很高的速度進(jìn)入，并在分離器內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)，根據(jù)磨損原理，分離器內(nèi)部的旋風(fēng)筒磨損將是嚴(yán)重的，所以對(duì)旋風(fēng)筒的耐火材料耐磨要求很高，HMS高耐磨磚正好可以滿足這種耐磨要求。

    東南電化熱電廠兩臺(tái)CFB鍋爐分離器是下排氣的旋風(fēng)“方型”分離器，入口流速高達(dá)22m／s。旋風(fēng)筒原設(shè)計(jì)是隔墻布置耐磨復(fù)合磚，第二、三側(cè)全部用耐磨澆注料澆注，第四側(cè)用耐磨磚砌筑，并用螺栓固定。施工時(shí)，也基本根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，只是第四側(cè)的耐磨磚利用HMS高耐磨磚。下面就談?wù)勀湍?fù)合磚、耐磨澆注料和HMS高耐磨異型磚三種材料在分離器旋風(fēng)筒內(nèi)的不同應(yīng)用效果。根據(jù)實(shí)踐運(yùn)行表明，分離器旋風(fēng)筒全部利用HMS高耐磨磚砌筑比用澆注料澆注效果更佳，更能承受住分離器劇烈磨損的要求。

    3．2．1  耐磨復(fù)合磚

    耐磨復(fù)合磚是把高耐磨磚和粘土質(zhì)磚以鋸齒型接合在一起，通過1300℃高溫?zé)Y(jié)的。運(yùn)行14個(gè)月以后，發(fā)現(xiàn)隔墻的耐磨復(fù)合磚經(jīng)常脫落，脫落的鋸齒型耐磨磚掉到回灰斗內(nèi)，造成回灰系統(tǒng)堵塞，影響了鍋爐的燃燒，最終導(dǎo)致鍋爐熱效率下降。之所以會(huì)造成這種不良后果，是因?yàn)樵谶@期間鍋爐經(jīng)常開停車以及負(fù)荷變化比較頻繁，同時(shí)由于耐磨磚和粘土質(zhì)磚的導(dǎo)熱系數(shù)與線膨脹系數(shù)不一樣，所以在爐溫變化比較快的情況下，耐磨復(fù)合磚就容易脫落的了。但是沒有發(fā)現(xiàn)耐磨復(fù)合磚表面有明顯磨損的痕跡，耐磨性能還相當(dāng)好。

    1999年10月，該廠在整改省煤器和低溫過熱器的同時(shí)，也對(duì)分離器的隔墻進(jìn)行更換，把原耐磨復(fù)合磚更換成HMS高耐磨異型磚。運(yùn)行到現(xiàn)在還沒發(fā)現(xiàn)有隔墻脫落和受磨損的痕跡，也杜絕了因負(fù)荷變化頻繁而引起回灰系統(tǒng)運(yùn)行不正常的后果。

    3．2．2  耐磨澆注料

    東南電化熱電廠兩臺(tái)CFB鍋爐在重新整改之后，98年7月開始投產(chǎn)，運(yùn)行15個(gè)月以后，發(fā)現(xiàn)旋風(fēng)筒用耐磨澆注料澆注的部位，部分表面涂層有脫落。分析原因是烘爐時(shí)分離器內(nèi)的煙氣溫度沒有達(dá)到該澆注料的燒制溫度，故烘爐后的該材料的強(qiáng)度并不高。根據(jù)該材料的技術(shù)資料，必須經(jīng)過1500℃左右的高溫?zé)Y(jié)，才能達(dá)到最高強(qiáng)度。無論是熱風(fēng)烘爐，蒸汽烘爐還是用燃料烘爐，都無法使分離器內(nèi)的環(huán)境溫度達(dá)到這么高，而該廠烘爐時(shí)分離器內(nèi)的溫度最高只達(dá)到300℃，所以烘爐后，耐磨澆注料的強(qiáng)度達(dá)不到要求。

    3．2．3  HMS高耐磨磚

    東南電化熱電廠兩臺(tái)CFB鍋爐從重新整改投產(chǎn)到現(xiàn)在，分離器旋風(fēng)筒第四側(cè)還從來沒有檢修或修補(bǔ)過，表面也沒有明顯的磨損痕跡，表現(xiàn)出該HMS高耐磨磚的高耐磨性能。

    4．結(jié)束語

HMS高耐磨磚在理論上，試驗(yàn)中和實(shí)踐上都表明了其耐磨性好、耐高溫、抗剝落性好等優(yōu)點(diǎn)，特別是其高耐磨的優(yōu)良性能更促使該材料可以廣泛使用在耐磨要求比較高的部位。我們也希望HMS高耐磨磚能在國內(nèi)CFB鍋爐爐墻砌筑上得到推廣應(yīng)用．

文章作者：江蘇省宜興市張澤鍋爐耐火材料／- 姚佰洪福建?。?-q,南電化股份有限公司 林觀振