隨著潔凈煤燃燒技術(shù)的普及和推廣以及國家對大氣污染治理力度的加大，循環(huán)流化床鍋爐基于本身的脫硫、脫硝的特點(diǎn)已成為中小熱電企業(yè)規(guī)模擴(kuò)張的首選。但在使用和檢修過程中，我們也了解了循環(huán)流化床鍋爐高磨損的特點(diǎn)，其磨損不同于普通的磨損，而是溫差變化在800~900℃條件下的磨損，為解決磨損的難題市場誕生了形形色色的澆注材料。循環(huán)流化床鍋爐的耐火、耐磨材料有許多種，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，落實(shí)到具體的生產(chǎn)企業(yè)就會有各種各樣的名稱和代號。所以面對各式各樣，各種名稱的材料時有些茫然在所難免，下面從幾個方面探討一下循環(huán)流化床鍋爐的耐磨、耐火材料的選用問題。

　　鍋爐內(nèi)耐火材料破壞的原因分析

　　耐火材料的破壞分為兩種情況：其一是耐火材料的磨損;其二是耐火材料的破壞。以典型的循環(huán)流化床鍋爐為例，爐內(nèi)與磨損有關(guān)的工況特性如下：

　?、贍t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。

　?、蹧_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。

　?、輿_刷角度：任意角度

　?、薹蹓m粒度0~8um。

　　⑦爐膛灰渣深度：10~20mg/Nm3

　?、嗷以膮⒖继匦詳?shù)值如下：灰的變形、軟化和熔化溫度均>1400℃;SiO2:50%~55%;Al2O3:25~35%;TiO2:>1%;Fe2O3:5%左右;CaO:2%左右;MgO:1%左右;K2O:1%左右;NaO:<0.5%;SO2:2%左右。

　　1、耐火材料的磨損

　　飛灰對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。

　　2、耐火材料的剝落

　　耐火材料的剝落有以下幾種：(1)熱剝落;熱剝落是啟停爐時由于溫度循環(huán)波動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期使用過程中，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耐火材料內(nèi)襯處的金屬件熱膨脹系數(shù)不同造成的。

　　工況條件及選材要求

　　由于耐磨耐火材料相比之下價格和性能差距相當(dāng)大，怎樣正確選用既關(guān)系到鍋爐的運(yùn)行壽命，又關(guān)系到企業(yè)的原始投入。綜合上述諸多原因并結(jié)合我們幾年的檢修和運(yùn)行實(shí)踐，提出下述見解：

　　(1)點(diǎn)火風(fēng)道。采用床下點(diǎn)火方式時，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,無磨損，運(yùn)行期間溫度在700℃左右，點(diǎn)火時可到10O0℃。對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^度的裂縫和擠壓剝落引起的。干燥時的收縮、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。

　　耐火材料的基本構(gòu)成

　　耐磨耐火澆注料一般是以莫來石、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，同時增加材料的流動性。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℃時反應(yīng)生成莫來石，因此合理添加將大大增加材料的抗熱震穩(wěn)定性。選擇耐火材料時要特別注意生產(chǎn)廠家對基質(zhì)的選擇，對既有熱震穩(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，同時添加適量不銹鋼纖維以增加韌性。

　　各部位澆注料的選材

　　◆點(diǎn)火風(fēng)道和水冷風(fēng)室選擇莫來石基抗熱震耐火澆注料;◆布風(fēng)板選擇礬土水泥澆注料;

　　◆爐膛密相區(qū)選擇磷酸鹽粘和的莫來石基耐火澆注料;◆旋風(fēng)分離器入口及煙道、分離器直筒段和錐段采用磷酸鹽粘和的鋼纖維莫來石基剛玉澆注料為好或采用熔氧化硅基澆注料，直筒段也可選用耐火耐磨磚砌筑。

　　在選擇使用耐火材料(不定型的澆注料、成型的耐磨耐火磚)時，要控制所用材料的熱膨脹系數(shù)在合理的范圍內(nèi),燒后線變化率不大于±1%,并且不定型材料要嚴(yán)格試塊試驗(yàn)。

　　耐火澆注料使用時注意的問題

　　(1)大規(guī)模使用時材料要分類存放，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)廠家使用說明施工，攪拌用水?或其它膠體必須按技術(shù)說明控制用量;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，施工場地淸潔,嚴(yán)禁澆注料中混人灰、土等雜物。

　　(6)堅持勤和、少和澆注料的原則，和好一鍋必須30min用完。

　　(7)檢修修補(bǔ)時，必須事先鑿出澆注料原有的鋼構(gòu)件，重新連接后澆注。對深度裂縫要鑿出燕尾槽再施工。

　　澆注料的施工不同于普通的泥瓦工工作，它要求施工人員必須了解循環(huán)流化床的工作原理和磨損特點(diǎn)，必須了解各種澆注料的特性。循環(huán)流化床鍋爐50%以上的問題出現(xiàn)在澆注料上，因此對耐火澆注料的破壞問題并解決之值得我們進(jìn)行更深入的研究。