循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)襯磨損的特點(diǎn)主要是溫差變化在800-900℃條件下的磨損,為解決磨損的問題市場(chǎng)有許多關(guān)于耐磨損的耐火磚及澆注料。按其特點(diǎn)分有普通耐火磚、耐火耐磨澆注料、可塑料、保溫澆注料等等,關(guān)于蟾皮和型號(hào),每個(gè)生產(chǎn)廠家的標(biāo)號(hào)各不相同。本文主要從鍋爐的各部分的使用溫度及莫算的原因分析,推薦家中耐磨的耐火磚及澆注料。
鍋爐內(nèi)耐火材料破壞的原因分析
循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)與磨損有關(guān)的工況特性如下:
①爐膛內(nèi)的工作溫度:850~950℃
②爐膛內(nèi)的工況氣氛:含SO2的氧化氣氛或還原氣氛。
③沖刷介質(zhì):含灰渣類煙氣和貼壁下流的返料灰
④煙氣沖刷速度:爐膛一般3~6m/s,旋風(fēng)分離器入口一般20~30m/s。
⑤沖刷角度:任意角度。
⑥粉塵粒度0~8um。
⑦爐膛灰渣深度:10~20mg/Nm3
一、耐火材料的磨損
飛灰對(duì)鍋爐耐火材料的磨損是顆粒流的沖擊磨損,這里既有顆粒對(duì)爐內(nèi)耐火材料的撞擊,又有高濃度含灰氣流的沖刷。這種磨損量的大小和速度主要取決于下列因素:
(1)煙氣流速。煙氣流速是影響耐火材料磨捐損的最主要因素,有研究表明,磨損量與煙氣流速的3.6次方成正比關(guān)系。
(2)飛灰濃度。循環(huán)流化床鍋爐,高的循環(huán)倍率意味著可以提高燃燒效率,增強(qiáng)傳熱效果,但同時(shí)高的循環(huán)倍率也決定了煙氣中高深度的固體顆粒和嚴(yán)重的磨損。
(3)飛灰撞擊可能性系數(shù)。
(4)飛灰顆粒的磨損特性。飛灰的顆粒和磨損特性是指灰的硬度、溫度、形狀和顆粒大小等的影響。
(5)磨損量的大小還與耐火材料的材質(zhì)有關(guān)。同等條件下,材質(zhì)耐磨性能越好,磨損量愈小。
二、耐火材料的剝落
耐火材料的剝落有以下幾種:(1)熱剝落;熱剝落是啟停爐時(shí)由于溫度循環(huán)波動(dòng)和熱沖擊使耐火層內(nèi)部和表面產(chǎn)生大的溫度梯度,從而產(chǎn)生很大的應(yīng)力,應(yīng)力的變化導(dǎo)致耐火材料開裂引起表面剝落。
(2)結(jié)構(gòu)剝落;結(jié)構(gòu)剝落是由于材料在長(zhǎng)期使用過(guò)程中,材料組成和晶相結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,在小的溫差應(yīng)力下使其表面的變質(zhì)層脫落。
(3)機(jī)械應(yīng)力剝落。機(jī)械應(yīng)力所造成的耐火材料的破壞主要是由于耐火材料與穿過(guò)耐火材料內(nèi)襯處的金屬件熱膨脹系數(shù)不同造成的。
根據(jù)以上的工況體檢選擇合適的耐火材料做內(nèi)襯材料,具體如下:
(1)點(diǎn)火風(fēng)道。采用床下點(diǎn)火方式時(shí),該部位升溫迅速,溫度高,瞬間溫度髙達(dá)1400℃,最高可達(dá)1600℃左右。在選材上要求耐火材料要有高的耐火度、有較高的抗熱震穩(wěn)定性能,不易脫落。
(2)水冷風(fēng)室。該部位是熱風(fēng)通道,無(wú)磨損,運(yùn)行期間溫度在700℃左右,點(diǎn)火時(shí)可到10O0℃。對(duì)耐火材料要求有好的熱震穩(wěn)定性,防止脫落;有較好的耐火性能和抗壓強(qiáng)度。
(3)流化床布風(fēng)板。工作溫度800-1000℃,主要是固定風(fēng)相和水平角度的平衡作用。選用礬土水泥耐火澆注料即可。
(4)爐膛密相區(qū)、爐膛出口、爐頂、過(guò)熱器處轉(zhuǎn)向室。工作溫度在800~1000℃,磨損嚴(yán)重,煙速4~6m/S。在此區(qū)域經(jīng)常發(fā)生熱沖擊和溫度的循環(huán)變化,燃燒室內(nèi)的溫度變化幾分鐘內(nèi)就可達(dá)500℃。爐內(nèi)還原性的氣氛要求耐火材料中含游離態(tài)鐵或鐵的氧化物少。因?yàn)殍F能促使CO生成C02和C從而引起內(nèi)部膨脹及材料的逐漸損壞。該部位一般選用厚的爐襯,因?yàn)橥ǔ5钠茐亩加蛇^(guò)度的裂縫和擠壓剝落引起的。干燥時(shí)的收縮、熱震、應(yīng)力下的塑性變形是產(chǎn)生裂紋的主要原因。該部位的耐火材料要求有良好的抗磨損性能,良好的抗侵蝕性能,良好的導(dǎo)熱性能,重?zé)€變化率低。
(5)分離器入口煙道。該部位一般經(jīng)受900℃左右的高溫,偶爾也會(huì)達(dá)到1100℃以上,磨損嚴(yán)重,煙速30m/s左右,頂部極易坍塌。在選材上要求增強(qiáng)抗磨損性及抗熱展性能。
(6)分離器直筒段和錐體。該部位都承受者相當(dāng)惡劣的工作條件,溫度波動(dòng)范圍達(dá)到500℃左右,并有二次燃燒的可能性。選材上主要解決防磨問題以保證爐襯的整體性能,選材的規(guī)格和檔次上要格外重視。
(7)立管及回料器。該部位灰流不均勻,灰的熱容M大,對(duì)內(nèi)襯的熱沖擊大。該部位要重點(diǎn)解決熱沖擊問題,選擇強(qiáng)度高、耐磨性好的耐火材料。
(8)尾部煙道。溫度較低,內(nèi)襯的磨損較小,采用普通耐火磚砌筑即可。
什么是耐磨澆注料
耐磨耐火澆注料一般是以莫來(lái)石、剛玉和死燒鋁礬土為骨料(根據(jù)不同用途可選擇一種或多種骨料),以SiC和硅線石細(xì)粉、硅微粉、Al2O3微粉為基質(zhì),鋁酸鹽或磷酸鹽水泥為結(jié)合劑構(gòu)成。其中硅微粉作為添加劑以調(diào)節(jié)材料的中溫強(qiáng)度,用A1203微粉增加材料的耐磨強(qiáng)度,同時(shí)增加材料的流動(dòng)性。選擇高鋁水泥還是磷酸鹽水泥要看循環(huán)流化床鍋爐的床料或循環(huán)灰成分中堿性金屬(鈉離子,鉀離子)的含量及澆注料本身的堿金屬含量,一般推薦使用磷酸鹽水泥作為結(jié)合劑。因?yàn)槟突鸩牧系哪p主要是基質(zhì)的磨損,而莫來(lái)石晶相能夠提高材料的抗熱震穩(wěn)定性,Si02微粉+Al2O3微粉在800℃時(shí)反應(yīng)生成莫來(lái)石,因此合理添加將大大增加材料的抗熱震穩(wěn)定性。選擇耐火材料時(shí)要特別注意生產(chǎn)廠家對(duì)基質(zhì)的選擇,對(duì)既有熱震穩(wěn)定性要求又有高耐磨性能要求的材料在合理基質(zhì)搭配的基礎(chǔ)上,選用部分剛玉作為骨料增強(qiáng)耐磨性能,同時(shí)添加適量不銹鋼纖維以增加韌性。
耐火澆注料使用時(shí)注意的問題
(1)大規(guī)模使用時(shí)材料要分類存放,嚴(yán)禁混合存放,使用前必須向施工人員進(jìn)行技術(shù)交底。
(2)使用前對(duì)每批材料必須制作試塊,試塊材料必須要有代表性。
(3)嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家使用說(shuō)明施工,攪拌用水?或其它膠體必須按技術(shù)說(shuō)明控制用量;用水必須是淸潔水,最好是純凈水,有數(shù)據(jù)表明水的用量每超過(guò)1%,材料的強(qiáng)度降低10%。
(4)攪拌必須使用強(qiáng)制式攪拌機(jī),堅(jiān)持加水前干混15min,達(dá)到均勻混合的目的。
(5)保持施工機(jī)具干凈,施工場(chǎng)地淸潔,嚴(yán)禁澆注料中混人灰、土等雜物。
(6)堅(jiān)持勤和、少和澆注料的原則,和好一鍋必須30min用完。
(7)檢修修補(bǔ)時(shí),必須事先鑿出澆注料原有的鋼構(gòu)件,重新連接后澆注。對(duì)深度裂縫要鑿出燕尾槽再施工。