鋼纖維耐磨耐火燒注料在CFB鍋爐上的應(yīng)用

焦作演馬電力有限責(zé)任公司 張愛(ài)霞

鋼纖維耐磨耐火燒注料在CFB鍋爐上的應(yīng)用

焦作演馬電力有限責(zé)任公司 張愛(ài)霞

焦作演馬電力公司130 t/h CFB鍋爐自2002年運(yùn)行后，爐膛等部位的耐火材料由于設(shè)計(jì)原因，經(jīng)常出現(xiàn)不同程度地?fù)p壞，嚴(yán)重時(shí)致使鍋爐被迫壓火，嚴(yán)重影響了公司的正常生產(chǎn)。后經(jīng)多方考察論證，該公司決定采用鋼纖維耐磨耐火澆注料替代原設(shè)計(jì)選用的氮化硅磚。經(jīng)過(guò)試運(yùn)，該材料耐磨性好，成功解決了因鍋爐耐火材料原因造成的非計(jì)劃停運(yùn)。

一、爐膛內(nèi)襯改造背景

爐膛內(nèi)襯是循環(huán)流化床鍋爐防止水冷壁磨損的安全屏障，北鍋CFB爐內(nèi)濃相區(qū)耐火材料（二次風(fēng)口以下）原設(shè)計(jì)采用氮化硅掛磚，稀相區(qū)（二次風(fēng)口以上）采用高鋁磚敷蓋。因設(shè)計(jì)方面的原因，落煤管及人孔門(mén)周?chē)漠愋偷璐u，在運(yùn)行2個(gè)月就開(kāi)始逐步脫落。半年后，二次風(fēng)口以上約2 m高區(qū)域的高鋁磚在運(yùn)行中磨損較為嚴(yán)重。其原因是由于高鋁磚耐磨性差所致，而鍋爐使用燃料劣質(zhì)（燃料發(fā)熱量設(shè)計(jì)值為12 540 kJ/kg）、顆粒度較大、硬度較高等，也在一定程度上加劇了高鋁磚的磨損。近兩年的運(yùn)行情況表明，氮化硅磚的耐磨效果雖然很好，但其抗熱震性效果不好，經(jīng)常在螺栓孔處出現(xiàn)裂紋，這主要與鍋爐的起、停操作頻繁有關(guān)。用來(lái)固定的襯板、螺栓、螺母等，在濃相區(qū)受高溫作用，易氧化損壞斷裂，磚與水冷壁之間存在間隙，易使熱灰竄入產(chǎn)生擠壓膨脹，逐步使?fàn)t襯大面積鼓包。以上這些都是造成襯磚脫落的主要原因。長(zhǎng)期運(yùn)行中，襯磚的脫落會(huì)造成水冷壁磨損嚴(yán)重而爆管，同時(shí)脫落的襯磚掉入爐內(nèi)還會(huì)堵塞排渣口而造成鍋爐不能正常排渣，直接影響鍋爐的安全運(yùn)行。且因掛磚互相壓邊，不易局部更換，造成檢修維護(hù)工作量大，費(fèi)用高。

二、改造方案

鑒于以上情況，演馬電力公司決定采用耐磨耐火澆注料替代氮化硅掛磚，并制定了爐膛內(nèi)襯改造方案。改造方案具體內(nèi)容如下：

1.施工方案。演馬電力公司燃料發(fā)熱量設(shè)計(jì)值為12 540 kJ/kg，實(shí)際值為10 450 kJ/kg。根據(jù)使用燃料特性，要求耐火材料的必須要具有較高的強(qiáng)度、較強(qiáng)的抗磨損性以及材料的整體穩(wěn)定性。故設(shè)計(jì)在兩根水冷壁管之間的鰭片上焊接“V”型抓釘，每平方米約200個(gè)。為了不影響爐內(nèi)傳熱，采用較薄的耐磨耐火澆注料（厚度約70 mm），較原掛磚厚度增加了17 mm。施工范圍從布風(fēng)板至二次風(fēng)口以上2 m高區(qū)域，全部取消掛磚，用鋼纖維耐磨耐火澆注料進(jìn)行整體澆注。其理化指標(biāo)為：化學(xué)成分Al2O3≥80%，耐火度≥1790℃，體積密度≥2.9 g/cm3，燒后線變化率（1 000℃×3 h）±0.3%，抗折強(qiáng)度（110℃×24 h烘干）≥11 MPa、（1 000℃×3 h燒后）≥16 MPa，耐壓強(qiáng)度（110℃×24 h烘干）≥70 MPa、（1 000℃×3 h燒后）≥120 MPa，常溫磨損量（1 000℃×3 h燒后）≤5 cm3，熱震穩(wěn)定性（1 000℃水冷）≥25次。

2.施工工藝。耐磨耐火材料的壽命不僅僅決定于本身的性能指標(biāo)，施工質(zhì)量及烘爐性能也至關(guān)重要。

（1）首先將水冷壁原有的耐火磚拆除并清理干凈，在水冷壁中間的鰭片上焊接“V”型抓釘，每平方米200個(gè)左右，分布均勻。抓釘采用材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti，直徑為6 mm的耐熱鋼筋，抓釘固定后均勻涂刷一層0.5～1 mm厚的瀝青，以利于水冷壁與澆注料的膨脹。

（2）澆注時(shí)采用的模具必須要有一定的剛度和強(qiáng)度，大部分采用鋼模，邊角處采用木模。為便于脫模，表面涂刷一層隔離劑。為保證澆注料表面的平整光滑，木模與澆注料接觸面粘貼一層三合板。澆注時(shí)要振搗密實(shí)，采用插入式振動(dòng)棒進(jìn)行振搗，澆注高度以每模300 mm為宜。

（3）澆注料必須存放在干燥的庫(kù)房?jī)?nèi)。施工前要進(jìn)行檢驗(yàn)，不合格的澆注料嚴(yán)禁使用。

（4）攪拌澆注料必須用清潔水，pH值為6～8，且要按技術(shù)要求準(zhǔn)確稱量。

（5）攪拌器具必須用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌機(jī)使用后及時(shí)清理干凈，以便下次再用。

（6）每次需攪拌的澆注料，要一次全部投入攪拌機(jī)內(nèi)。先干混5 min，然后加入計(jì)量準(zhǔn)確的水均勻攪拌5 min后出料。

（7）加水量可根據(jù)澆注部位和天氣情況的變化稍作調(diào)整，但應(yīng)嚴(yán)格控制在4.8%～5.5%。

（8）耐磨澆注料要在攪拌好后30 min內(nèi)用完，宜1次澆注到設(shè)計(jì)厚度，并振搗到密實(shí)為止。

（9）澆注料澆注后，自然養(yǎng)護(hù)24 h后脫模，養(yǎng)護(hù)溫度宜在15～25℃。冬季氣溫低于10℃時(shí)，要進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)；夏季炎熱天氣施工時(shí)，要用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)3～7 d。

（10）耐磨澆注料在使用前必須進(jìn)行適當(dāng)熱處理，以25℃/h的升溫速度升至110℃后，保溫10 h以上。烘烤后自然冷卻，冷卻速度不得超過(guò)25℃/h。

三、改造效果

經(jīng)過(guò)6年的運(yùn)行，爐膛內(nèi)襯未發(fā)生任何影響正常運(yùn)行的問(wèn)題，只是在內(nèi)襯下部出現(xiàn)輕微的沖刷。改造項(xiàng)目實(shí)施后，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。按改造前平均每月停爐1次計(jì)，每次停爐修補(bǔ)內(nèi)襯約20 h，則每年多發(fā)電600萬(wàn)kW·h，每年增加收入240萬(wàn)元。每次停爐后，掛磚脫落需要澆注料修補(bǔ)，每次費(fèi)用約為0.8萬(wàn)元，則每年可節(jié)約10萬(wàn)余元。改造后，機(jī)組運(yùn)行周期由原來(lái)30 d延長(zhǎng)至90 d，較大程度地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。