循環(huán)硫化床鍋爐爐膛澆筑料施工質(zhì)量控制

摘要：循環(huán)硫化床鍋爐作為一種發(fā)展迅速的高能效燃燒技術(shù)在電站鍋爐設(shè)計(jì)、工業(yè)應(yīng)用和廢物處理上已經(jīng)日益廣泛，并且隨著應(yīng)用的普及其規(guī)模也逐步增大。文章論述了循環(huán)硫化床鍋爐的運(yùn)行機(jī)制及其相關(guān)理論，以此探討了循環(huán)硫化床鍋爐爐膛澆筑料施工的質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：循環(huán)硫化床鍋爐；爐膛澆筑；施工質(zhì)量控制；高能效燃燒技術(shù)；電站鍋爐設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK229 文章編號(hào)：1009-2374（2016）07-0060-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.031

1 概述

循環(huán)硫化床鍋爐作為一種發(fā)展迅速的高能效燃燒技術(shù)，在電站鍋爐設(shè)計(jì)、工業(yè)和廢物處理上的應(yīng)用已經(jīng)日益廣泛，并且隨著應(yīng)用的普及其規(guī)模也逐步增大。我國在循環(huán)硫化床鍋爐上的研究也逐步興起，并且在當(dāng)前的應(yīng)用中已取得一定的成績，有關(guān)研究甚至指出循環(huán)硫化鍋爐在未來幾年的發(fā)展將會(huì)更加迅速。另外，循環(huán)硫化床鍋爐在發(fā)展的同時(shí)也帶來了其爐膛澆筑料施工的質(zhì)量安全問題，特別在施工控制上爐膛澆筑料的施工已經(jīng)成為總體施工的關(guān)鍵之一。因此，研究循環(huán)硫化床鍋爐爐膛澆筑料的施工質(zhì)量控制不僅是循環(huán)硫化床鍋爐應(yīng)用的理論基礎(chǔ)，更具有實(shí)施投產(chǎn)的實(shí)踐意義。本文結(jié)合實(shí)際工作對循環(huán)硫化床鍋爐爐膛澆注料施工質(zhì)量控制進(jìn)行了一些探討。

2 循環(huán)硫化床鍋爐的運(yùn)行機(jī)制及其相關(guān)理論

2.1 循環(huán)硫化床鍋爐的實(shí)際工作情況

針對循環(huán)硫化床鍋爐爐膛的施工質(zhì)量控制研究必須了解其運(yùn)行的機(jī)理和相關(guān)理論，此處參考相關(guān)文獻(xiàn)對其進(jìn)行淺析。在循環(huán)硫化床鍋爐中，鍋爐內(nèi)部的床料在煙氣的上浮過程中隨著沿著爐膛上升，并且經(jīng)過水冷壁的出煙口進(jìn)入兩個(gè)旋風(fēng)分離器，在此實(shí)現(xiàn)氣體與固體的分離，并且將未能成功分離的固體通過分離器上部出口進(jìn)行排出。另外，分離成功的固體通過料閥返回到爐膛的底部，燃料中的灰分以及其與石灰石反應(yīng)的產(chǎn)物能隨煙氣排走的將直接進(jìn)入出煙口，無法排出的則通過底部的殘?jiān)欧胚M(jìn)到冷渣器中。最后，鍋爐在工作中燃料無法燃盡的小顆粒、燃盡的小顆粒以及其他反應(yīng)物留下的固體通過封閉的循環(huán)回路處于不斷的高溫循環(huán)中，并且實(shí)現(xiàn)了高效率的脫硫反應(yīng)。這個(gè)過程，床料在重力作用下的不斷膛內(nèi)循環(huán)會(huì)對爐膛的內(nèi)部相應(yīng)部位產(chǎn)生較大的摩擦沖擊，這也要求在循環(huán)硫化床鍋爐的爐膛澆筑施工方面必須有較強(qiáng)的質(zhì)量控制，否則后果不堪設(shè)想。

2.2 工作中的蝕損

循環(huán)硫化床鍋爐工作中的蝕損主要包括三大因素：一是耐火材料的穩(wěn)定性較差，此處所指的穩(wěn)定性是指熱振穩(wěn)定性；二是耐火材料的不定形導(dǎo)致其溫理化性能和有機(jī)結(jié)合的材料的溫度強(qiáng)度較差；三是由于上述的物理沖刷和磨損，鍋爐內(nèi)的煙流量較大，固體的濃度也較高，在溫度不高的情況下其攜帶了大量的固體粒子，對鍋爐的耐磨材料襯里形成較大的摩擦導(dǎo)致蝕損。而在長期運(yùn)行中，由于工作的需要在開啟和關(guān)閉過程中導(dǎo)致這種蝕損效果更加突出，因此循環(huán)硫化床鍋爐爐膛澆筑料的施工控制必須考慮的是設(shè)計(jì)耐磨襯里過程中對于耐磨耐火的中溫強(qiáng)度和熱振穩(wěn)定性的選擇。

3 循環(huán)硫化床鍋爐爐膛澆筑料施工質(zhì)量控制

如上所述，循環(huán)硫化床鍋爐爐膛澆筑料施工的質(zhì)量控制是一個(gè)系統(tǒng)工程必須考慮總體的施工效果和實(shí)施目標(biāo)，此處參考相關(guān)文獻(xiàn)理論研究以及結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對其施工質(zhì)量控制進(jìn)行進(jìn)一步的探討。

3.1 耐火耐磨澆筑材料的選擇

澆筑材料的選擇是循環(huán)硫化床鍋爐爐膛施工的基礎(chǔ)，也是決定其后期質(zhì)量的關(guān)鍵之一。在實(shí)踐中對于循環(huán)硫化床鍋爐的不同工作區(qū)域，耐火耐磨材料的工作環(huán)境要求其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也不一，既要考慮其質(zhì)量安全和施工效果，也要考慮前期的設(shè)計(jì)投入和施工成本，是一個(gè)全局統(tǒng)籌的工作。主要影響其材料選擇的有機(jī)械膨脹、煙流速度、顆粒的濃度、煙塵的溫度等。當(dāng)前主要的耐火耐磨材料技術(shù)有等離子噴涂和滲透法防護(hù)，其中水冷壁表面的防磨處理更是廣泛應(yīng)用了上述兩種噴涂技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，具體的施工方法和施工工藝也必須考慮相應(yīng)的施工材料。

3.2 密封性設(shè)計(jì)

密封措施是循環(huán)硫化床鍋爐爐膛澆筑的關(guān)鍵之一，在鍋爐的冷卻和熱態(tài)運(yùn)行中，必須通過正壓或者負(fù)壓的方法實(shí)現(xiàn)全面的檢漏和防漏的試驗(yàn)，特別對于對接部位、孔門以及膨脹節(jié)等的可靠性和密封性的檢測。高溫工作以及膨脹變形等因素容易導(dǎo)致密封部位的故障，因此必須在設(shè)計(jì)和施工上保障爐膛內(nèi)部燃燒的穩(wěn)定性、循環(huán)返回料系統(tǒng)兩側(cè)的一致性、管系支吊的受力平衡以及溫度升高的平穩(wěn)性。密封結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上必須考慮膨脹節(jié)的密封間隙和膨脹量、密封的冷卻方式、密封的方式、密封填料的選擇、轉(zhuǎn)動(dòng)擺角錯(cuò)位補(bǔ)償、金屬部套材料的具體形式；在填料的選擇上，不同密封要求的填料在材質(zhì)、形狀、耐熱上的需求不一，必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行謹(jǐn)慎的選擇和制作，保證良好的柔軟度和相應(yīng)的可恢復(fù)彈性，并且能夠適應(yīng)高強(qiáng)度的壓迫以及高溫的工作，常見的密封填料有阻燃性巖棉填料、多層硅酸鋁等。而在具體的循環(huán)硫化床鍋爐爐膛設(shè)計(jì)和施工中，鍋爐的煙風(fēng)道以及本體的爐門、防爆門、檢查檢修孔等的密封性也是密封施工設(shè)計(jì)的要求，其在實(shí)際工作中的作用影響非常廣泛，例如煙側(cè)密封影響受熱面爆管以及鍋爐的局部磨損、風(fēng)側(cè)密封關(guān)系風(fēng)壓條件、影響整體硫化效果等。另外，在密封性的施工和設(shè)計(jì)上必須考慮其后續(xù)的可維護(hù)性，特別是檢修的便利性和可靠修復(fù)性。密封發(fā)生泄漏時(shí)必須要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行補(bǔ)救，因此在前期的施工設(shè)計(jì)上必須使得密封結(jié)構(gòu)可以隨時(shí)恢復(fù)隨時(shí)拆裝。對于大型的密封結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)有相應(yīng)的平衡吊耳以及憑借對口的法蘭和臨時(shí)支吊等依托結(jié)構(gòu)。

3.3 施工工藝控制

施工工藝控制是循環(huán)硫化床鍋爐爐膛澆筑料施工控制的核心，其將直接影響循環(huán)硫化床鍋爐的后續(xù)工作狀態(tài)和質(zhì)量，因此必須對其進(jìn)行科學(xué)分析和相關(guān)的理論研究。結(jié)合實(shí)踐，施工工藝的重點(diǎn)問題主要有以下六方面：

一是對于澆注料和可塑料的搗實(shí)程度必須有所控制。在澆筑料的施工中，由于澆筑料的固化時(shí)間有具體的要求，因此施工過程很多時(shí)候無法嚴(yán)格按照耐火基體材料強(qiáng)度要求進(jìn)行有效的機(jī)械夯實(shí)，這導(dǎo)致澆筑料的整體及局部的空虛過高，使得鍋爐的后續(xù)養(yǎng)護(hù)以及烘烤過程容易產(chǎn)生錯(cuò)位、剝落甚至坍塌，并且將直接影響材料的附著能力以及致密性，因此必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)夯實(shí)澆注料。

二是澆筑的模板和模具必須進(jìn)行表面的質(zhì)量處理。在澆筑料的施工中，澆筑料的模板和模具若不夠光滑和對接不到位，容易使得泥漿濕料的澆筑出現(xiàn)所謂的“咬邊”等不良現(xiàn)象，特別在澆筑的邊角不夠圓滑的區(qū)域多數(shù)情況下會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的局部應(yīng)力和膨脹差，甚至可能出現(xiàn)相應(yīng)的澆筑料脫落，這對于循環(huán)硫化床鍋爐爐膛澆筑料的施工是致命的錯(cuò)誤。因此，實(shí)踐中必須對滑模塊的區(qū)域邊角進(jìn)行過渡處理，并且設(shè)法在不破壞基材下采用機(jī)械局部處理消除不平整的棱角，使得冷熱局部應(yīng)力的集中性下降。

三是由于不同生廠商生存的澆筑料規(guī)格不一樣，因此在澆筑攪拌過程中必須按照國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范進(jìn)行均勻拌漿，控制好相應(yīng)的黏稠度，實(shí)現(xiàn)高溫運(yùn)行狀態(tài)下的耐火材料均勻硬化，減少澆注料在這個(gè)過程的脫落和體積變形。設(shè)計(jì)人員結(jié)合所選的耐火耐磨材料的基本化學(xué)物理特性，考慮相應(yīng)的耐火澆筑料的厚度選擇，減少施工過程中出現(xiàn)的膨脹偏差。與此同時(shí)必須確保同一型號(hào)的澆筑料在同一區(qū)域內(nèi)的厚度均勻性，避免出現(xiàn)熱膨脹偏差而導(dǎo)致的擠壓和拉伸。

四是在分離器的椎體部分、煙道以及風(fēng)室等部位開始享用的排濕孔，排濕孔在設(shè)計(jì)上要求量要適當(dāng)、布局要合理。這樣的設(shè)計(jì)和施工可以使得保溫層部分的耐火澆筑料的水汽溫度在到達(dá)一定的閾值后內(nèi)部大氣能夠從較為酥松的保溫層中排出。

五是在自然養(yǎng)護(hù)上，澆筑料施工完畢后養(yǎng)護(hù)的時(shí)間最好不要低于10天，并且在養(yǎng)護(hù)的前5天，人員撤出工地后應(yīng)當(dāng)立刻關(guān)閉爐門和相應(yīng)的孔隙，讓其內(nèi)部在自然不通風(fēng)的情況下陰干，消除爐體表面的多余水分。而在5天后可以打開爐門和各個(gè)孔口利用自然同分實(shí)現(xiàn)基體的通風(fēng)干燥。相關(guān)文獻(xiàn)指出在可行的情況下，可以在低溫烘爐的階段采用相應(yīng)的加熱工藝、鄰爐蒸汽以及熱水工藝進(jìn)行施工養(yǎng)護(hù)。如若熱風(fēng)溫度較高則可以適當(dāng)采用冷風(fēng)抽取的煙風(fēng)溫度不宜超過25℃。這樣能夠使得烘爐燃料的消耗大為降低并避免龜裂。在高溫階段建議采用無焰煙氣的加熱技術(shù)，通過小油槍加熱和加碳塊等工藝使得升溫能夠均勻進(jìn)行，并且根據(jù)爐膛的工作特性對烘爐溫度的趨向進(jìn)行控制。在水分析出的階段可以對其進(jìn)行保溫以避免出現(xiàn)內(nèi)層崩塌的情況，并且在實(shí)際養(yǎng)護(hù)中使其逐漸形成表面的基本琺瑯質(zhì)實(shí)現(xiàn)耐磨性能的提高。

六是在鍋爐耐火防磨的考慮上，澆筑料施工必須科學(xué)考慮抓釘?shù)臄?shù)量以確保澆筑料和鋼性材質(zhì)之間的依托關(guān)系穩(wěn)定、整體基體材料在應(yīng)力集中影響時(shí)能有較好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。而在其他的機(jī)械固定方式上主要考慮澆筑料區(qū)域間的鋼制板條、支吊、限位塊和拉金之間的支撐和固定方式，相關(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮材料的變形以及受溫度影響的熱脹冷縮。在局部應(yīng)力疏導(dǎo)和強(qiáng)度的考慮上，局部過渡部分必須同時(shí)考慮膨脹補(bǔ)償以及強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

循環(huán)硫化床鍋爐爐膛澆筑料的施工質(zhì)量控制既是循環(huán)硫化床鍋爐工作的必要保證，也是澆筑施工的安全化生產(chǎn)要求，因此對于施工質(zhì)量控制的研究和探討不僅僅有理論意義，也有實(shí)踐意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 李宇，畢泗民，陳振林，等.75t/h循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)淺析[J].工業(yè)鍋爐，2000，（1）.

[2] 周一工.氮肥化工企業(yè)的循環(huán)流化床鍋爐選型問題[J].工業(yè)鍋爐，2000，（3）.

[3] 李明非，張國存，李文峰.75t/h循環(huán)流化床鍋爐冷碴機(jī)事故分析及改進(jìn)措施[J].河北電力技術(shù)，2000，（2）.

[4] 張彥平，宋文坦.循環(huán)流化床鍋爐埋管材料的選用及焊接[J].河北電力技術(shù)，2000，（4）.

[5] 周善祥.冷渣機(jī)在75t/h循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用[J].節(jié)能技術(shù)，2000，（6）.

[6] 郝杰，許軍，王建東.循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制與調(diào)整[J].四川電力技術(shù)，2000，（4）.

[7] 丁立義，陳文.出口結(jié)構(gòu)對循環(huán)流化床鍋爐性能的影響[J].西北電力技術(shù)，2000，（4）.

作者簡介：朱禮盛（1975-），男，山東臨沂人，供職于山東電力建設(shè)第二工程公司工程管理部，高級職稱，研究方向：項(xiàng)目管理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）