? ? 隨著我國經(jīng)濟發(fā)展和社會進步,進入21世紀以后我國電力仍將以較高的速度發(fā)展,火力發(fā)電將長期保持較高的增長勢頭。近年來,隨著煤炭應(yīng)用范圍的擴大以及人們環(huán)保意識的增強,循環(huán)流化床鍋爐作為一種主要的“清潔燃燒”裝置大量被采用。這也帶動了循環(huán)流化床鍋爐本身的不斷完善與發(fā)展,并且使循環(huán)流化床逐漸走向大型化。
? ? 循環(huán)流化床鍋爐用澆注料因而也受到了行業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。各耐火材料生產(chǎn)廠家都致力于進一步提高耐火材料的各項性能,開發(fā)了不同種類的耐火材料。我們公司憑借較強的技術(shù)力量，經(jīng)過幾年來的不懈努力開發(fā)出了以高強耐磨澆注料D一17M和耐磨可塑料D一16S為代表的系列耐磨耐火材料及其配套產(chǎn)品,實現(xiàn)了對循環(huán)流化床鍋爐用耐火材料的優(yōu)化配套,在不同規(guī)格的爐型上都獲得了較好的使用效果(包括35-75-220-440-465T/h循環(huán)流化床鍋爐的配套使用)。
? ? 循環(huán)流化床作為近幾年來新涌現(xiàn)出的新型環(huán)保型鍋爐,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且燃燒系統(tǒng)內(nèi)有大量的高濃度高速循環(huán)煤顆粒,這就要求它的內(nèi)襯耐火材料首先要具有優(yōu)良的施工性能,其次必須強度高、耐磨性好。
1.1適合循環(huán)流化床鍋爐使用的高強耐磨耐火材料,按施工方式主要有以下兩大類:
l)耐磨耐火澆注料:主要用在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、可以立模澆注且振動較小的部位。如:布風(fēng)板、爐膛底部集箱區(qū)以及爐膛出口、旋風(fēng)分離器等處。
2)耐磨耐火可塑(搗打)料:主要用在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、無法立模澆注但可采用轉(zhuǎn)型預(yù)制或手工搗打、涂抹的部位。如:水冷壁、一次返料區(qū)、旋風(fēng)分離器等。
1.2循環(huán)流化床鍋爐耐火材料內(nèi)襯的設(shè)計和選材應(yīng)遵循的規(guī)則:
1)設(shè)計趨勢正由磚襯結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向不定型耐火材料;
追溯鍋爐結(jié)構(gòu)的形式,從最初的鼓泡床到現(xiàn)在的高速循環(huán)床,爐墻結(jié)構(gòu)從重型爐墻到膜式壁發(fā)生了很大的變化,不定形耐火材料的使用比例得到了很大的提高。在很多地方不定形耐火材料己經(jīng)代替了耐火磚襯。盡管目前在定形和不定形耐火材料的設(shè)計使用上存在爭議,但是從有些鍋爐運行不久即發(fā)生磚砌爐墻變形、塌落等事故來看,說明大面積直墻全部采用耐火磚砌筑襯里有其弊端,由于溫升不同以及金屬拉鉤及襯管結(jié)構(gòu)產(chǎn)生膨脹效應(yīng),導(dǎo)致爐墻變形凸出,嚴重的甚至整面墻體坍塌。從未來的發(fā)展趨勢看,不定形耐火材料在技術(shù)上和施工方法上會有更大的的改進,有能力與磚襯結(jié)構(gòu)進行競爭。
2)根據(jù)不同爐型、不同工況條件的需要,在鍋爐的不同部位應(yīng)采用不同材質(zhì)、不同性能的耐火材料,以達到爐襯均衡蝕損,提高鍋爐的綜合經(jīng)濟效益。
雖然各鍋爐制造廠家對循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計有所不同,但其主要部位如流化室、爐頂、過渡煙道、旋風(fēng)分離器及過熱器等部位結(jié)構(gòu)無大的變化。
a)流化室全部為水冷爐,即在膜式壁上大密度布置銷釘,而后澆注高強耐磨耐火澆注料。
b)爐頂結(jié)構(gòu)設(shè)計與流化室相同,一般采用高強耐磨耐火澆注料在地面澆注完畢后整體吊裝,也有設(shè)計耐磨可塑料進行地面預(yù)制或吊裝后搗打施工。
c)水冷風(fēng)室空間小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但磨損不是太強,采用普通耐磨耐火澆注料在地面澆注養(yǎng)護后整體吊裝。
d)過熱器前頂部煙氣流速高,磨損嚴重,采用高強耐磨澆注料。
e)煙氣進入省煤器前煙道流速偏高,故后側(cè)墻仍采用高強耐磨澆注料。
f)旋風(fēng)分離器由于有大量的高濃度高速循環(huán)煤顆粒通過造成相當(dāng)大的磨損,另外旋風(fēng)分離器是筒體結(jié)構(gòu),施工有一定的難度,采用耐磨耐火澆注料。
? ? 針對循環(huán)流化床各部位的高耐磨性要求,耐磨耐火材料所用的原料應(yīng)致密堅硬,如:致密剛玉、白剛玉、棕剛玉、碳化硅和特級礬石等,加之它們熱震穩(wěn)定性優(yōu)良,都是品質(zhì)合適的原材料。優(yōu)化顆粒級配,采用各種超微細粉、純鋁酸鈣水泥或復(fù)合磷酸鹽結(jié)合基質(zhì),外加一些耐磨增強劑、增塑劑等,大大提高材料的理化性能,對于澆注料應(yīng)保證其具有很好的流動性,對于可塑料應(yīng)具有良好的可塑性,對于搗打料則應(yīng)適合現(xiàn)場搗打預(yù)制,使材料施工簡便。按此原則選擇主要原材料如下:
A、棕剛玉、亞白剛玉5一3mm、3一lmm、1~0mm、16#、36#、325#
B、特級礬石5~3mm、3~lmm、l~0mm、0~0.088mm
C、α-Al2O03粉<5微米
D、高鋁微粉、SiO2微粉、純鋁酸鈣水泥、磷酸鹽膠結(jié)劑
? ? 循環(huán)流化床鍋爐的布風(fēng)板、放渣管、爐膛密相區(qū)以及爐膛出口等處,使用溫度在90℃左右,粒子濃度大,且流速高,磨損較嚴重。這些部位的耐火材料的施工可采用支模澆注的方法,針對這些部位,我們研制了高強耐磨耐火澆注料D-17M。
1.3原料的級配
選擇適當(dāng)?shù)淖畲箢w粒粒徑,采用多級顆粒級配,選擇優(yōu)良的結(jié)合劑,超微粉和外加劑配制成在中溫區(qū)能夠達到致密高強的耐磨耐火澆注料。
1.4實驗配方
以上述基本配比為基礎(chǔ),我們做了高強耐磨耐火澆注料D-17M的試驗,骨料分別采用剛玉和礬石,臨界粒度為5mm,細粉采用18#和325#的不同級配,并摻入超微細粉。調(diào)整微粉用量,選用不同廠家生產(chǎn)的同種原料,以便選取最佳配比。
1.5細粉量
配比中細粉含量較多可以充分填充顆粒之間的空隙,使材料的組織結(jié)構(gòu)更致密,氣孔率低,在形成最緊密堆積的同時,進一步增強粘結(jié)力,從而提高材料的強度、耐沖擊與耐磨損性;
1.6水泥量
水泥含量的高低直接影響著耐火澆注料強度與耐磨性的好壞。水泥含量越高,則耐磨損性能越好。但如果水泥含量過多的話,就會將過多的CaO帶入材料中,CaO會與料中的SiO2和Al2O3起反應(yīng),生成低熔點的鈣長石(CAS2)和鈣鋁黃長石(C2AS),導(dǎo)致高溫強度和耐磨性的下降,因此水泥的加量不能過高,有一個最佳值。
1.7臨界粒度
臨界粒度越小,越容易配制出致密高強的澆注料,一般說來,材料的強度越高,耐磨性也越高。
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