循环流化床锅炉用耐火材料的磨损与防护
循环流化床锅炉磨损机理及防治技术
循环流化床锅炉磨损机理及防治技术循环流化床锅炉是一种高效、节能的锅炉设备，广泛应用于各种工业生产中。
随着使用时间的增长，循环流化床锅炉可能会出现磨损现象，影响锅炉的正常运行。
研究循环流化床锅炉磨损机理及防治技术显得尤为重要。
本文将从循环流化床锅炉的磨损机理入手，探讨磨损的原因以及防治技术，以期为相关行业提供一些参考和借鉴。
一、循环流化床锅炉的磨损原因1. 磨损原因一：颗粒的冲刷磨损循环流化床锅炉的工作原理是通过气体将颗粒物料悬浮在床层内，形成循环流动。
在循环流化床锅炉中，颗粒的冲刷磨损是一种主要的磨损形式。
锅炉运行时，气体带动着颗粒在锅炉内部流动，颗粒与管道、设备表面发生碰撞，造成磨损。
2. 磨损原因二：高温气流的腐蚀磨损在循环流化床锅炉中，高温气体和颗粒会对管道和设备表面进行腐蚀，导致材料的磨损。
尤其是在高温、高速气流下，金属材料容易受到氧化、腐蚀，加剧了磨损的程度。
循环流化床锅炉中运行的颗粒材料本身具有一定的硬度，长时间的摩擦和碰撞会造成颗粒材料自身的磨损，形成磨料磨损。
以上三种磨损原因，是循环流化床锅炉出现磨损的主要原因。
了解磨损的机理，有利于我们采取相应的防治措施，延长循环流化床锅炉的使用寿命。
1. 选择耐磨材料为了减少循环流化床锅炉的磨损程度，我们可以采用耐磨材料作为管道和设备的材料。
耐磨材料通常具有较高的硬度和耐磨性能，能够有效地减少颗粒的冲刷磨损和高温气流的腐蚀磨损。
选择合适的耐磨材料可以大大延长循环流化床锅炉的使用寿命。
2. 加强表面保护在循环流化床锅炉的关键部位，可以采用表面喷涂、镀层等方式进行保护，形成一层保护膜，减少颗粒和高温气流对管道和设备表面的磨损。
表面保护技术可以有效地降低磨损的程度，延长设备的使用寿命。
3. 合理设计和运行参数在循环流化床锅炉的设计和运行过程中，应该尽量减少颗粒的冲刷磨损和高温气流的腐蚀磨损。
通过合理的设计和运行参数，可以实现颗粒的均匀分布，减少管道和设备表面的冲刷和磨损。
循环流化床锅炉磨损机理及防治技术
循环流化床锅炉磨损机理及防治技术循环流化床锅炉是一种新型的锅炉，其燃烧方式是通过将燃料与空气混合后在循环流化床内进行燃烧。
这种燃烧方式能够有效地减少燃料的燃烧温度，从而减少燃料的固化温度，降低燃料的燃烧速度，并且降低了燃料的氧化速度，从而提高了燃料的燃尽率，减少了非燃料物质的排放，是一种环保型的燃烧方式。
由于循环流化床锅炉在燃烧过程中在炉膛内形成了一层流化床，因此炉膛内的磨损情况是非常严重的。
炉膛内的磨损会降低循环流化床锅炉的使用寿命，增加运行成本，降低燃烧效率，因此必须采取相应的措施来防治炉膛内的磨损。
一、循环流化床锅炉磨损机理1.化学磨损：循环流化床锅炉在燃烧过程中产生的高温烟气中含有大量的腐蚀性物质，这些腐蚀性物质会对炉膛内的材料产生化学腐蚀，从而造成炉膛内的磨损，这种腐蚀是一种化学磨损。
1.合理选择炉膛内的材料：合理选择耐磨损的材料可以有效地减少循环流化床锅炉的磨损程度。
一般来说，炉膛内的材料应该具有良好的抗腐蚀性能和抗热性能，并且有足够的硬度来抵抗机械磨损。
2.控制炉膛内的温度：控制炉膛内的温度可以有效地减少炉膛内的化学腐蚀，从而减少炉膛内的磨损。
4.定期对炉膛内进行检修和维护：定期对炉膛内进行检修和维护可以有效地延长循环流化床锅炉的使用寿命，减少运行成本。
5.增加炉膛内的保护层：在炉膛内增加一层耐磨损的保护层可以有效地减少循环流化床锅炉的磨损程度。
6.改善炉膛内的燃烧条件：改善炉膛内的燃烧条件可以提高循环流化床锅炉的燃烧效率，减少排放物的排放，从而减少炉膛内的磨损。
8.其他技术手段：在实际应用中，还可以采用遮挡板、护套等技术手段来进一步减少循环流化床锅炉炉膛内的磨损程度。
循环流化床锅炉炉膛内的磨损是一种十分严重的问题，它会降低循环流化床锅炉的使用寿命，增加运行成本。
必须采取相应的措施来防治炉膛内的磨损。
采取合理的材料选择、控制温度、控制燃烧比例、定期检修维护、增加保护层等多种技术手段可以有效地减少循环流化床锅炉的磨损程度，从而保证循环流化床锅炉的正常运行，提高燃烧效率，降低运行成本，达到环保的目的。
循环流化床锅炉的磨损及防磨措施
预测性维护与管理
通过大数据分析和人工智能技术，对 锅炉磨损历史数据进行分析和挖掘， 预测磨损趋势和寿命，制定合理的维 护和更换计划。
数值模拟与实验研究
流场与磨损关系的数值模拟
利用数值模拟软件，研究流场特性、颗粒分布和冲击角等因素对磨损的影响，为优化锅 炉结构和改善流场提供理论支持。
装置等部件产生强烈的冲刷作用，导致磨损。
机械摩擦
03
炉内物料与金属表面之间的机械摩擦也是导致磨损的重要原因
之一。
磨损对循环流化床锅炉的影响
降低设备寿命
磨损会导致设备部件的尺寸和 形状发生变化，影响设备的正
常运行和使用寿命。
影响安全运行
磨损严重时可能导致设备损坏 ，引发安全事故。
能耗增加
磨损会导致设备效率降低，能 耗增加。
实验研究与验证
通过实验手段，模拟锅炉实际运行工况，对新型防磨技术和材料的性能进行验证和评估 ，为实际应用提供依据。
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循环流化床锅炉的磨损及防 磨措施
汇报人：文小库 2024-01-06
目录
• 循环流化床锅炉的磨损概述 • 循环流化床锅炉的磨损部位及
机理 • 循环流化床锅炉防磨措施 • 循环流化床锅炉磨损监测与维
护 • 循环流化床锅炉防磨技术发展
趋势
01
循环流化床锅炉的磨损概述
磨损的定义与特性
磨损定义
磨损是物体在相对运动过程中，其表 面不断损耗的现象。在循环流化床锅 炉中，主要涉及到受热面、布风装置 、炉膛、水冷壁等部件的磨损。
分离器出口的磨损
循环流化床锅炉炉膛受热面磨损及防范措施
循环流化床锅炉炉膛受热面磨损及防范措施内容摘要循环流化床锅炉与常规煤粉炉相比，具有燃料范围广、高效率、低污染的优势，适应我国当前电站锅炉节能、环保要求，因此其发展前景广阔。
近年来，随着我国循环流化床锅炉技术的进步，新建并投运了一大批超临界循环流化床锅炉。
目前，我国已安装循环流化床机组3000台[3]，世界单机容量最大的660MW的循环流化床锅炉也在我国建成并投运。
但是，循环流化床锅炉最大缺点是其受热面管子磨损问题，直接影响到锅炉运行的安全性和稳定性。
据统计，CFB锅炉在运行过程中，由管壁磨损等原因造成的机组停机约占停机次数40%[1]。
本文分析了循环流化床锅炉磨损的原因，并研究采取的对策，来提高机组运行稳定性。
关键词：循环流化床锅炉磨损床料受热面耐磨材料循环流化床锅炉炉膛受热面磨损及防范措施一、循环流化床锅炉原理及结构与煤粉炉不同，CFB锅炉的燃料是床料混合物，由煤颗粒、石灰石脱硫剂、煤渣等组成。
由于其燃料性质不同，CFB锅炉结构主要包括炉膛、布风板、风室、分离器、回料管及烟道等。
炉膛下部根据燃烧要求布置进风口、排渣口、循环灰入口、油枪孔。
炉膛上部四周为膜式水冷壁，布置烟道出口，与分离器入口连接。
分离器出口与布置省煤器、低温过热器、低温再热器的后竖井连接。
二、循环流化床锅炉磨损原因分析综合分析，影响循环流化床锅炉磨损的主要因素是床料对金属管壁的磨损。
2.1磨损的分类及原因根据研究，金属磨损分为附着磨损、疲劳磨损、磨料磨损、腐蚀磨损[1]四类。
就流化床锅炉磨损而言，磨料（床料粒子）磨损是主要磨损，是造成非正常停机的主要原因，本文主要讨论的是流化床锅炉的床料磨损。
磨料磨损即床料粒子对受热面管壁的持续冲刷和撞击：锅炉运行时，烟气携带床料粒子向上运动，部分大颗粒的床料粒子上升到一定高度后沿四面水冷壁管壁下落，下落过程中，床料粒子会对管壁造成磨损，根据磨损形成的原因主要分为以下两类：1）、床料粒子冲刷磨损沿炉膛四壁下落的床料粒子对管壁持续不断地切削、滚压、划擦，其中硬度较大、呈棱角状的离子会在壁面形成划痕，随着床料离子持续不断地回流冲刷，划痕逐渐加深、变宽，直至管壁变薄，壁厚小于最小安全厚度时，则发生爆管现象[2]。
循环流化床锅炉受热面的磨损与防治
循环流化床锅炉受热面的磨损与防治摘要：随着输煤技术与设备的不断进步，循环流化床锅炉也出现一些全新的发展，在实际的应用之中也出现了相关问题，本文笔者依据近些年来工作经验分析了循环流化床锅炉受热面的磨损以及相关防治措施。
关键词：循环流化床锅炉；受热面；磨损；防治引言:当前，我国以发展可持续经济为主，倡导在发展经济的同时，保护环境，实现可持续发展。
工业一直是我国的重要经济产业，而循环流化床锅炉技术在工业中具有极其重要的应用，它不仅属于清洁型燃烧技术，而且其效率较高，但存在的缺陷是容易发生结焦，而循环流化床锅炉磨损不仅会导致锅炉运行的安全性与经济性，严重者还会影响循环流化床锅炉在工业中的实际应用。
因此，深入分析和合理处理好循环流化床锅炉的磨损现象，做好防范措施，是保证循环流化床锅炉安全和稳定运行的重要保障。
1、循环流化床锅炉金属受热面磨损机理依照磨损的机理不同，磨损主要可以分成粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损以及微动磨损等等。
在循环流化床锅炉之中，受热面以及耐火材料的磨损重要的表现是冲蚀磨损。
其受热面的磨损则通常是冲蚀磨损，描述金属冲蚀磨损过程之中机理的主要有微切削理论、变形磨损理论以及二次冲蚀磨损理论等等。
依据微切削理论，在颗粒冲击金属表面则就会产生冲蚀的过程，冲击角则是一个相当重要的参数，冲蚀磨损的体积则就会随着冲击角的变化而便显出两种规律:当冲击角小于某一临界角时，冲蚀体积随冲击角的增加而表现出增大的趋势，然而当冲击角高于临界角之后，其冲蚀体积则就会随着冲击角的增加而慢慢降低。
冲蚀微切削理论在解释较小冲击角之下塑性金属材料就会受到颗粒冲蚀之时则是相当成功的，然而用来说明较大冲击角之下金属材料的磨损之时还有一定的局限性。
变形磨损理论的主要出发点是冲蚀过程中的能量平衡。
2、循环流化床锅炉金属受热面的磨损问题循环流化床燃烧室内金属受热面以及燃烧室后部对流金属受热面的磨损机理都同气固两相流的流动模式相关。
循环流化床锅炉磨损与预防
循环流化床锅炉磨损与预防浅谈循环流化床锅炉磨损与预防【摘要】主要介绍循环流化床锅炉磨损原因、状况、机理，根据磨损状况采取的必要防范措施。
【关键词】磨损;受热面;耐火材料一、概述内蒙古伊泰煤制油有限责任公司2台锅炉由无锡锅炉厂生产的ug200/9.8-m型单汽包自然循环、固态排渣循环流化床锅炉。
锅炉额定出力200t/h，主蒸汽压力9.8mpa，主蒸汽温度540°c，给水温度158°c，排烟温度180°c。
锅炉受热面主要有水冷壁、屏式过热器、高温过热器、低温过热器、省煤器、旋风分离器、返料器、空气预热器。
在循环流化床锅炉的运行中，含有燃料、燃料灰、石灰石及其反应产物的固体床料，在炉膛-分离器-返料器-炉膛这一封闭循环回路处于不停地高温循环流动中，并在炉内850-950℃进行高效率燃烧及脱硫反应；因此，在循环回路相应部位会产生一定的磨损。
磨损严重时不仅影响锅炉的安全运行，还可能限制循环流化床锅炉某些优点的发挥，磨损使锅炉的运行维护费用增大，利用率降低，给企业生产带来损失。
因此，调查分析循环流化床锅炉磨损原因，针对磨损现状采取必要的措施，对安全生产提高运行效率，发挥循环流化床锅炉的优点等都有重要的现实意义。
二、流化床锅炉的主要磨损部位受热面主要磨损部位：1、布风装置中风帽磨损最严重，其区域位于循环物料回料口附近[177]。
2、水冷壁磨损最严重部位是炉膛下部炉衬、敷设卫燃带与水冷壁过度区域、不规则管壁（如穿墙管、炉墙开孔处弯管、管子接口处焊缝等）[177]3、二次风喷口处4、屏式过热器5、旋风分离器入口烟道及旋风分离器。
6、尾部竖井受热面（如高温过热器、低温过热器、省煤器、空气预热器）耐火材料的磨损：耐火材料的作用主要是防止锅炉高温烟气和物料对金属构件的高温氧化腐蚀和磨损，兼有隔热作用。
循环物料的磨损首先发生在耐火材料上，从而保证金属结构的使用寿命。
我公司200t/h循环流化床锅炉使用耐火材料的主要区域有：1、布风板与风帽之间；2、炉内下部四周水冷壁表面；3、屏式过热器下端表面；4、炉膛出烟口内表面及与出烟口相邻的后墙部分表面；5、旋风分离器内表面；6、料腿及回料腿内表面；7、出口烟道内表面；8、尾部受热面集箱表面；三、磨损的主要危害流体或固体颗粒以一定的速度和角度对受热面和耐火材料表面进行冲击、冲刷都可造成磨伤和损坏，因此在循环流化床锅炉中磨损是受热面事故的第一原因。
火电厂循环流化床锅炉磨损问题及预防措施
火电厂循环流化床锅炉磨损问题及预防措施火电厂循环流化床锅炉包括很多子系统及构件，运行期间所受的影响因素较多，难免出现故障，这就要求技术人员明确常见故障及故障发生原因，在实际生产中积极采取针对性措施并加以预防，确保锅炉的正常运行，为火电厂的长远发展铺平道路。
1流化床锅炉概述流化床锅炉技术作为一种先进的清洁煤燃烧技术，因其特有的优点而得到广泛的发展与应用。
其主要优点有：可以进行低温燃烧，保证了燃烧的稳定性；脱硫效率高，烟气中NOx的排放浓度低，有利于环境保护；燃烧强度大，保证了生产的高效性；燃料适应性广，特别适合中、低硫煤。
循环流化床锅炉采用介于煤粉炉悬浮燃烧和链条炉固定燃烧之间的流态化燃烧方式，即通常所讲的半悬浮燃烧方式。
炉内进行的是一种流态化反应，即高速运动的烟气与其所携带的固体颗粒密切接触，并有大量颗粒返混的过程；炉外，绝大部分高温的固体颗粒被捕集并送回至炉内再次燃烧，如此反复循环。
这种燃烧特性导致炉内磨损十分严重，影响锅炉正常使用，甚至会导致生产事故。
所以，磨损问题是循环流化床锅炉发展的重要研究课题。
2循环流化床锅炉主要的磨损部件2.1布风装置的磨损布风装置的磨损主要是风帽的磨损。
风帽的磨损有两种，一是风帽外部的磨损。
这是气流携带物料直接冲刷风帽外壳的结果。
风帽外部磨损最严重的区域发生在排渣口和回料口附近。
二是风帽小孔扩大。
一次风携带着细小的尘粒通过孔径有限的风帽小孔时产生很高的流速，对小孔表面产生冲刷。
风帽小孔的扩大将改变布风特性，同时床料会漏进风室。
2.2循环流化床锅炉受热面的磨损循环流化床锅炉受热面的磨损主要集中在炉膛角落区域磨损、燃烧室管壁的磨损、尾部受热面磨损等、炉顶受热面磨损。
过热器管屏、炉膛内屏式过热器的磨损机理与循环流化床锅炉内水冷壁管的磨损机理相似，由锅炉内部受热面的具体结构和固体物料的流动特性来决定。
2.3循环流化床锅炉烟道受热面的磨损循环流化床锅炉烟道尾部的对流受热面经常磨损部位包括炉膛出口到分离器进口烟道受热面，还有省煤器及空气预热器两端部分。
循环流化床锅炉磨损与防磨措施分析
循环流化床锅．磨损与协磨措施分析 沪
林 师 一
（ 建省 特 种 设 备监 督 检 验 院 福 建福 州 ３ ０ ０ ） 福 ５ ０ ３
摘 要 介 绍 循 环 流 化 床 锅 炉 的 磨 损 及 其 对 水 冷壁 与 耐 火材 料 的 交 界 处 、 膛 的 烟 气 出 口 、 顶 部 、 风 分 离 器 筒 体 、 炉 炉 旋 引风
损 的 冲蚀 表 面 的流 失 过 程 的微 观 形貌 是 不 完 全 相 同 的 于 对
冲 刷 磨 损 ． 粒 与 固体 表 面 的 冲 击 角 较 小 ， 至 接 近 平 行 ． 颗 甚 颗 粒 滑 过 固 体 表 面 时 起 到 一 种 刨 肖 作 用 ． 时 固体 表 面 的磨 损 Ⅱ 此 速 率较 均 匀 对 于撞 击 磨 损 ． 粒 相 对 于 固 体 表 面 的 冲击 角 颗 较 大 ， 接 近 于 垂 直 ， 固 体 表 面 出 现 塑 性 变 形 或 微 裂 纹 ， 或 使 经 反 复撞 击 ． 形 层 脱 落 导 致 磨 损 量 增 加 本 文介 绍 循 环 流 变 化 床 锅 炉 易 发 生 磨 损 的部 位 及 采取 的 各 种 防 磨 措 施
流 ， 成 附近 管 子 表 面 的 磨 损 。 减 缓 该 部 位 的 磨损 ． 流 化 造 为 从 床 发 展 的 历 程 看 ． 采 取 过 的解 决 方 法 有 ： 所 （ ） 能 减 小 耐 火 材 料 台 阶 的 尺 寸 １可
所 谓 的 冲蚀 磨 损 ． 指 当 流 体 或 固体 颗 粒 以 一定 的 速 度 或 角 是 度 对 材 料 表 面 进 行 冲 击 磨 损 ． 一 种 为 撞 击 磨 损 ． 两 种 磨 另 这
壁 面 产 生 力 的 作 用 ． 而 大 大 增 加 了 粒 子 对 该 处 的磨 损 因
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循环流化床锅炉用耐火材料的磨损与防护河南省煤气集团义马气化厂 李爱国[摘 要]该文简述了循环流化床锅炉(C irculating F luidized Bed Bo iler)产生磨损的原因,分析了目前国内CFB用耐火材料状况和存在的问题,提出CFB用耐火材料的防磨技术的几种措施。
[关键词]循环流化床锅炉 耐火材料 磨损 1.前言河南省煤气集团义马气化厂二期锅炉采用的唐山信德锅炉厂生产的XD-135 3.82-M型中温分离、低循环倍率循环硫化床锅炉。
主要有省煤2器、锅筒、水冷壁、蒸发器、过热器、减温器、空气预热器、电除尘、脱硫装置、输灰熟渣系统组成。
循环硫化床锅炉耐火材料的磨损是一个新的课题。
煤的循环流化床燃烧技术是近二十年发展起来的一种新型燃煤技术,是对传统的炉排炉和煤粉炉的一个重大革新,自1921年12月德国人温克勒(F riz W inller)发明了第一台流化床以来,得到了飞速发展,由于炉内物料的高热容量、强掺混和低温燃烧的特点,它可以有效燃用褐煤、烟煤和无烟煤,也可燃用造气炉渣和石油焦等劣质燃料,在同一台锅炉上还可以同时燃用多个煤种,燃料适应性好。
循环流化床燃烧可以通过添加石灰石,进行炉内烟气脱硫处理,为高硫煤的合理利用提供了途径,而一般的尾部脱硫技术成本高,难以在中国的中小锅炉上推广应用。
经过多年的发展,循环流化床锅炉已经广泛的应用到石油、化工、冶金、能源、环保等工业领域,形成了结构各异、形式多样的许多炉型。
在我国,循环流化床燃烧技术发展很快,各种形式的CFB不断出现,并逐渐向大型化发展,CFB的优势已得到了广大用户的认可。
2.磨损产生的机理CFB与传统的煤粉锅炉不同,炉内床料在烟气携带下沿炉膛上升,经炉膛上部出口进入分离器,在分离器中进行气、固两相分离,分离后的烟气进入锅炉尾部烟道,分离出来的固体粒子,经回料阀再返回炉膛下部。
在CFB的运行中,含有燃料灰、石灰石及其反应产物的固体床料,在炉膛——分离器——回料阀——炉膛这一封闭循环回路里处于不停的高温循环流动中,并在炉内以850～900°C进行高效率燃烧及脱硫反应。
除床料在这一回路中作外循环流动外,床料在重力作用下,在炉内不断地进行内循环流动。
因此,在循环回路的相应部位必然产生磨损。
磨损不仅影响锅炉的安全运行,还限制了这类锅炉的一些优点的发挥;磨损给锅炉造成的直接危害是使承受内压的受热面金属管子壁厚减薄直至爆管停炉;磨损使锅炉的运行维护费用增大,机组利用率降低,给用户造成巨大的损失。
磨损是煤或灰粒子以某一角度(0～90°)撞击受热面管子表面,引起冲蚀磨损,造成管子表面金属流失。
冲蚀磨损主要是冲击与切削的作用,而切削是最主要因素,固体粒子作为微小切削工具在相对较软的金属表面上滑动切削出槽沟。
磨损是非常复杂的失效过程,不仅受力学原因的影响,同时还与材料、环境、介质等多种因素密切相关。
CFB受热面管子的磨损是受煤粒子与灰粒子浓度、粒子特性、流道几何形状影响的。
在固体粒子浓度较高区域、磨损主要取决于固体粒子及烟气流与受热面管子的对流运动,磨损与烟气流速密切相关,固体粒子的速度是影响磨损的主要因素,因此严重磨损的部位通常发生在粒子流速突变区域。
CFB的受热面磨损主要发生在炉膛水冷壁、燃烧室下部、外置式换热器、旋风分离器、尾部对流烟道及布置在燃烧室中屏式受热面的下部。
目前CFB的防磨措施多采用敷设较厚的非金属耐火砖、浇注料或可塑料。
根据现已掌握的有关资料,国外早期投入的CFB 和国内的一些CFB的事故停炉,多数原因是由于物料的冲刷磨损造成耐火材料失效、脱落,阻塞排渣口和物料循环回路,使受热面被磨损造成爆管。
3.影响耐火材料磨损的原因影响CFB锅炉受热面磨损的因素很多,主要有燃料特性,床料特性、物料循环方向、运行参数、受热面结构与布置方式等。
目前,人们对CFB还缺乏经验,特别是大型的CFB在选用材料上,尚有很多问题需要解决,其中耐火材料的耐磨性问题就是一大难题。
由于各种耐火材料的综合理化性能不同,根据使用部位、用途及锅炉特性不同,合理选择耐火材料至关重要。
从目前有关资料和使用情况来看,CFB用耐火材料失效是由多种因素造成的。
冲刷磨损是各种CFB用耐火材料必须面对的问题,由于锅炉本身的特性,在运行中耐火材料每天要受到燃料、燃料灰、石灰石及其反应产物的固体床料的磨损。
煤种不同,其化学成分、挥发份和灰份不同,对耐火材料的冲刷速度也不同,热态下对耐火材料的磨损也不同。
另外炉子的设计结构和流速都与冲刷有直接关系,这些问题需要实际试验与论证,才可把冲刷磨损降到最低限度。
锅炉结构特殊部位常会引起耐火材料的提前失效,尤其是炉膛上部出口及分离器上部的耐火材料在热循环和机械振动共同作用下,经常产生塌落,这些必须从设计、选材和安装上综合考虑解决。
耐火材料随温度的升降,产生膨胀或收缩,如果此膨胀和收缩受到约束,材料内部会产生应力。
耐火材料是非均质的脆性材料,与金属制品相比,由于它的热导率和弹性较小、抗拉强度低、抵抗热应力破坏能力差、抗热震性较低,热冲击循环作用下,耐火材料易先出现开裂剥落,终至整体损坏,这是CFB耐火材料的提前失效又一重要原因。
影响耐火材料热震稳定性的因素是比较复杂的,要综合考虑各个因素的影响。
耐火材料的理化性能非常重要,一般来说耐火材料的耐压强度、抗折强度、耐磨性、热震稳定性和重烧线变化是主要的考核指标,同时高温耐压强度指标也要考虑。
特别是一些浇注料在CFB燃烧温度下使用,不能达到烧结温度而强度较低。
如加入高铝水泥的浇注料,由于钙的带入量增加,常温和110°C干燥后强度达到高峰,但随着温度的升高强度下降,700～1100°C时强度最低。
还有许多耐火材料结合剂须经1200°C以上温度烧结后才有一定强度,在1200°C以下使用因耐火材料达不到烧结温度而强度很低,因此在CFB上选用效果不理想。
施工、安装和烘炉不合理也是耐火材料损坏的主要原因之一。
大多数厂家都没有施工和安装的经验,在施工和安装中不能严格按照设计要求和材料生产厂提供的耐火材料施工要求进行监督施工。
一些安装公司也没有CFB耐火材料的安装经验,按照工业锅炉的砌筑办法和经验进行施工,结果造成安装质量缺—682—陷较大。
还有个别工程为了缩短安装工期提前运行,由于没有达到锅炉要求,使材料中所含的水分未完全转化为水蒸气逸出,炉子点火运行后耐火材料中的水蒸气压力超过了材料的拉伸强度时引起衬里分层和崩溃,导致炉子点火不久就引起炉墙大面积塌落。
4.CFB用耐火材料的现状目前国内CFB用耐火材料一般按作用可分为三类:耐磨耐火材料的砖、浇注料、可塑料和灰浆;耐火材料的砖、浇注料和灰浆;耐火保温材料的砖、浇注料和灰浆。
通常采用的耐磨耐火材料的品种有:磷酸盐砖和浇注料;硅线石砖和浇注料;碳化硅砖和浇注料;刚玉砖和浇注料;耐磨耐火砖和浇注料;最高档的还有氮化硅结合碳化硅产品等品种。
从现有的CFB的使用结果上看,这些材料的使用效果都不很理想。
磷酸盐砖是经低温(500°C)热处理的不烧砖,通常在1200～1600°C范围内使用,它在水泥窑上应用已有多年,早期CFB的设计材料大部分采用磷酸盐砖和磷酸盐浇注料。
当时国家建材行业制定了一种磷酸铝耐磨砖标准,而其他行业没有制定耐磨材料标准。
尤其CFB用耐火材料,更是少有人知道和研究。
由于CFB是在850～900°C范围内运行,在这种温度下,该耐火材料物理性能不稳定,耐磨性能得不到充分发挥。
磷酸盐浇注料的理化性能与砖相同,所不同的是它的施工比较复杂,受环境限制。
虽然磷酸盐材料在CFB上使用有它的不足,但是它的价格能使用户接受。
硅线石是一种优质耐火材料,通常加入到耐火材料中能使荷重软化温度提高100～150°C,耐火材料起变化的温度是1450～1600°C,硅线石砖成型烧结温度达到这一温度,因此硅线石砖在CFB上使用是一种理想的耐磨耐火材料;但是硅线石浇注料因CFB燃烧达不到这个温度范围,硅线石的耐磨性就不能充分发挥出来,另外硅线石材料价格较高,增加了使用者的成本,这些影响了硅线石浇注料在CFB上的推广应用。
碳化硅制品在高温无氧化气氛下使用具有较好的耐磨性和很好的热震稳定性,在一定温度下烧结其表面能形成一层釉面保护层,主要原因是CFB燃烧中带有少量氧化气氛,有关文献指出,美国也严禁在CFB中选用碳化硅耐火材料制品,且价格较高。
刚玉制品在CFB上的使用品种有白刚玉、高铝刚玉(也叫亚白刚玉)和棕刚玉。
刚玉的主要性能是耐火度高、体积密度高、耐磨性能好,但它的热震稳定性差,这给CFB使用带来了困难。
刚玉质浇注料在使用过程中经常出现塌落现象,原因就在于锅炉运行中压火、提火现象较多,较短时间内温度变化频繁,造成耐火材料使用寿命缩短。
另一个因素是锅炉使用温度低,耐火材料达不到烧结温度,耐磨性得不到充分发挥。
以上几种CFB用耐火材料在国内具有代表性,根据对大多数用户使用情况了解,用户反应不一,主要是各锅炉生产厂家和设计单位选用耐火材料品种繁多,没有统一标准,其耐磨性能高,与炉子能够达到同周期运行,同周期性检修,并能产生较好的经济价值和社会效益的耐火材料少。
国内早期35t h、75t h的CFB选用的耐火材料,基本是参照相关行业(如冶金、石化)用耐火材料,但是与冶金、石化行业对耐火材料的高耐火度和高抗渣浸的要求不同,CFB要求耐火材料具有高温耐磨性和高热震稳定性,施工时要求耐磨耐火材料和保温密封材料分层施工、胶结一体,即重质和轻质、定型和不定型配套施工,生产工艺不同和施工方式不同的耐火材料要求达到相同的指标。
随着国外CFB技术的引进,国内一些CFB设计制造厂家依据国外公司对CFB耐火材料的要求,制定了有关耐火材料的技术要求,补充和完善了国内CFB耐火材料的规范体系,但是目前国内各锅炉生产厂家和设计单位各持己见,用户选材中有一定程度的盲目性,加上一些厂家产品质量不过关,耐火材料施工安装后,运行不到72小时就出现大面积塌落或磨损,结果是用户既花了大价钱,又不能满足需要,给用户造成很大的经济损失;给CFB的推广应用造成了不良影响,一些用户在锅炉选型时,提起CFB就认为磨损问题解决不了。
CFB用耐火材料已被列为国家“九五”重点科技攻关项目,针对不同炉型和不同部位对耐火材料的不同要求,开展系统全面的研究工作。
5.耐火材料防磨的主要技术措施1)选择合适的防磨材料防磨材料是指选择适合与CFB使用的防磨材料,例如金属与非金属材料,耐火内衬材料及对金属表面进行喷涂处理的材料,其中耐火内衬材料是最主要的防磨材料。
选用合适的耐火材料首先考虑其物化性质,包括耐磨性耐热性、收缩性、抗压抗折性、耐蚀性稳定性还要考虑经济性。