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耐火材料行業知識

循環流化床鍋爐各位置澆注料磨損分析

  摘要:循環流化床燃燒是一種新型的高效、低污染的清潔燃燒技術,以及它脫硫、脫硝的特點,被廣泛應用于化工和發電行北C但由于 它的燃燒特性,也造成了循環流化床鍋爐高磨損的特點。針對這種特點,市場上產生了多種多樣的耐磨澆注料和耐磨耐火磚。循環流化床鍋爐的耐火材料有很多種,包括:耐火磚、耐磨耐火磚、保溫磚、耐火澆注料、耐磨澆注料、可塑料、保溫澆注料等。各個位置的不同,磨損程度也 不盡相同.而澆注料的磨損情況直接決定著鍋爐的使用壽命。根據不同位置的磨損情況,選用不同類型的澆注料是保證鍋爐使用壽命的關鍵因素之一。
  循環流化床(CFB)鍋爐技術是一種較為成熟的清潔燃燒技術, CFB鍋爐具有極佳的燃料適應性,幾乎可以燃用任何化石燃料?芍苯酉驙t內投放石灰石脫除90%的SO2,N0x的排放濃度低,只有煤粉爐的1/4。鍋爐灰渣活性好,可作為建筑填充材料。其中保溫耐火材料以其耐火、耐磨和保溫等效果已經成為鍋爐重耍的組成部分。 而由于循環流化床鍋爐各位置作用的不同,使得鍋爐各位置需要的保溫耐火材料也不盡相同。
  鍋爐結構
  唐山中潤煤化工有限公司75t/h循環流化床鍋爐為太原鍋爐集團 有限公司生產。設計燃料為煙煤,可摻燒一定比例的煤氣。鍋爐摻燒氣 體燃料量為總燃料量的30%(按熱量計算)。鍋爐適用于半露天布置。鍋爐采用前吊后支相結合的固定方式,鍋爐運轉層標高為7m。鍋爐采用 單鍋簡、自然循環、分散下降管、平衡通風、絕熱式旋風氣固分離器、循 環流化床燃燒方式,對流豎井煙道內布置對流受熱面。
  鍋爐耐火材料破壞的原因
  耐火材料的損壞分為兩種情況:①耐火材料的磨損;②耐火材料的破壞。
  2.1耐火材料的磨損
  致使附火材料磨損的爐內工況為:①鍋爐 爐膛內的工作溫度為900~1050℃;②爐膛內的氧化還原氣氛;③煙 氣沖刷、撞擊:爐膛一般為3~6m/s,分離器為20?30m/s。
  煙氣沖刷、撞擊,是指流體或固體顆粒以一定的速度和角度對材料表面進行沖擊所造成的磨損。沖刷磨損:顆粒與固體表面的沖擊角 度較小,接近平行。在垂直分速度和相切分速度的合力作用下,顆粒對 固體表面形成一種刨削作用,從而對耐火材料逐步的進行破壞。撞擊磨損:沖擊角度大,接近垂直。顆粒以一定的速度撞擊固體表面使其產 生裂紋和變形。長期的撞擊使固體表面破壞,變形層會脫落。
  2.2耐火材料的破壞(剝落)
  耐火材料的破壞有以下幾種:①熱剝落;②結構剝落;③機械應 力剝落。熱剝落是因為鍋爐啟動、停止過程中由于溫度變化快和受 熱不均勻,使耐火材料內部產生溫度差,從而產生應力,導致耐火材 料開裂、剝落。結構剝落是材料在鍋爐長期使用過程中,材料組成發 生改變(質變),表面材料發生剝落。機械應力造成耐火材料剝落的原 因是由耐火材料和穿過耐火材料的金屬結構(測溫、測壓元件,耐火 材料抓釘等)的熱膨脹系數不同造成的。
  鍋爐各位置的工況條件
  3.1點火風道
  該公司75t/h鍋爐為床下點火,采用床下點火方式時,該部位升溫快,點火時最高溫度可達1200~1400℃,溫度變化快,有較高的抗熱震穩定性能,不易脫落。由于顆粒少,對耐磨要求低,可以選擇耐高溫類的澆注料。
  3.2流化床床面
  流化床床面工作溫度在800~1100℃之間,耐磨耐火材料鋪設在流化床風帽之間。
  3.3鍋爐爐膛
  循環流化床鍋爐爐膛工作溫度在900~1000℃之間,其密相層和半密相層物料和灰濃度很大,并在不停地沸騰和循環之中,氣流方向改變頻繁,對流化床四壁耐火材料的要求很高,既要有較大的耐火性和粘附性,又必須有很高的耐磨性。其結構型式 采用水冷壁管上焊銷釘涂耐火可塑料的方式。
  3.4爐頂防磨層
  爐頂的煙氣轉彎處,工作溫度在850~1100℃。 爐頂耐火防磨層采用下列型式,即耐火澆注料澆注或異形磚鋪設或耐火耐磨可塑料(采用膜式壁時加銷釘)3.5旋風分離器
  直筒和錐體循環流化床鍋爐旋風分離器為分 離煙氣中的碳粒子和灰粒子而設,分離器中的粒子有很高的速度, 工作條作惡劣,工作溫度為800~950℃,并有二次燃燒的可能性,內襯材料須有較髙的耐磨性。多采用高鋁質或鋼玉質澆注料。
  3.6立管及回料器
  工作溫度800-950℃,顆粒濃度高,但顆粒 的粒度細,灰的熱容量大,對內襯的熱沖擊大。工作條件不差,一般選用高鋁質材料。但這些部位的施工條件差,要特別注意施工工藝, 保證施工質量。
  3.7尾部煙道
  尾部煙道溫度較低,內襯的磨損較小,采用普通耐火磚徹筑即可。
  各部位選材
  該公司75t/h循環流化床鍋爐使用的耐火材料主要為:剛玉耐磨可塑料、硅藻土保溫澆注料、高強度耐磨澆注料、磷酸鹽耐火混凝土、輕質保溫磚、硅藻土保溫磚、耐火磚等。
  其中爐膛下部防磨層、爐膛出口主要使用剛玉耐磨可塑料;分離器進口煙道及靶區使用高強度耐磨澆注料;分離器筒體及錐體內 部使用輕質保溫磚,表面用離強度耐磨澆注料;布風裝置、點火風道、爐門使用磷酸鹽耐火混凝土;尾部各受熱面主要使用硅藻土保溫磚和耐火磚。
  耐火材料使用時注意的問題
  耐火材料使用時要注意這些問題:
 、俦仨毷褂脺[潔水,加水量為6%~8%;
 、谟脧娭剖綌嚢铏C,所有攪拌工具必須淸潔。拌合到料均勻為止;③攪拌時,材料添加量不少于整包,加水前干混15min,達到混合均勻的目的;④澆注料通過大量銷釘與鍋爐金屬表面進行加固。銷釘為金屬材料,熱膨脹系數 遠遠大于耐火材料,所以銷釘在安裝前需要進行預熱處理;⑤所有模具的澆注面均應涂一層機油;
 、廾颗媳仨氃跀嚢柰戤吅10-30 分鐘內灌注,宜一次澆注到所規定的厚度,振動到完全密封為止;⑦ 澆注后24小時脫模,總養護時間為3天。
  結束語
  CFB鍋爐50%以上的問題都是出在澆注料上,澆注料的選擇和施工對于CFB鍋爐的使用壽命有者決定性的影響。只有對CFB鍋爐的工作原理、磨損特點和各種澆注料的特性有充分的了解,才能保證施工質量,增加CFB鍋爐的使用壽命。


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