循環(huán)流化床鍋爐襯里材料與催化兩器襯里材料的簡單分析

摘 要：本文分析了循環(huán)流化床鍋爐襯里材料與催化兩器襯里材料的區(qū)別，提出了催化兩器襯里材料替代循環(huán)流化床鍋爐襯里材料應(yīng)用的可能性。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐襯里材料;催化兩器襯里材料

某公司電站車間循環(huán)流化床鍋爐襯里維修后，3號爐旋風(fēng)分離器入口段發(fā)生了襯里損壞表面破損，停工后進行了緊急修復(fù)，但修復(fù)后的襯里在再次開工后又發(fā)生了大面積脫落，被迫再次停工維修。

大慶某建設(shè)公司作為電站車間循環(huán)流化床鍋爐襯里維修的施工單位，在施工過程中分別采用了天津某耐火材料公司及大連某耐火材料公司的襯里材料。天津某耐火材料公司及大連某耐火材料公司都是中國石油耐火襯里材料入圍供應(yīng)商，他們提供的耐火襯里材料都是按照《GB50474-2008隔熱耐磨襯里技術(shù)規(guī)范》開發(fā)生產(chǎn)的，主要的應(yīng)用環(huán)境是催化裂化的兩器。

GB50474-2008表4. 5.1襯里混凝土類別、級別、性能指標

電站車間循環(huán)流化床鍋爐是按照電力標準設(shè)計制造的，所用的耐火襯里材料應(yīng)符合《DL/T 777-2012 火力發(fā)電廠鍋爐耐火材料》規(guī)范要求。

DL/T 777-2012表7黏土質(zhì)耐火澆注料及高鋁質(zhì)耐火澆注料的技術(shù)條件

DL/T 777-2012表8水玻璃結(jié)合耐火澆注料及磷酸鹽結(jié)合耐火澆注料的技術(shù)條件

DL/T 777-2012表9水玻璃結(jié)合耐火可塑料及磷酸鹽結(jié)合耐火可塑料的技術(shù)條件

GB50474-2008和DL/T 777-2012的對比可見電力標準比國標在體積密度接近的強度要求差不多，但更加細化，增加了耐火度、抗熱震性、可塑性指數(shù)等指標。說明電力鍋爐比催化裂化的兩器條件苛刻，為了應(yīng)對相對頻繁的工況變化，對耐火襯里材料要求高。

電站車間循環(huán)流化床鍋爐原設(shè)計制造單位是無錫某鍋爐公司，后經(jīng)過四川某鍋爐公司進行改造，這兩家單位對耐火襯里材料都有自己的要求。

對比無錫某鍋爐公司和四川某鍋爐公司的技術(shù)指標（由于篇幅所限，不列舉各家圖表），兩家基本差不多，無錫某鍋爐公司略高，但都高于GB50474-2008和DL/T 777-2012。相對于DL/T 777-2012都大幅度提高了體積密度指標，達到了GB50474-2008最高級，而且保留了DL/T 777-2012耐火度、抗熱震性等指標要求。說明循環(huán)流化床鍋爐是電站鍋爐中對耐火襯里材料要求最高的爐型。

根據(jù)資料介紹：循環(huán)流化床鍋爐耐火材料內(nèi)襯的工作環(huán)境和損毀可歸納如下：

（1）中溫，循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)襯各部位的工作溫度在800～1100℃。從耐火材料角度看，此屬中溫區(qū)間，選擇耐火材料時首先必須考慮材料的中溫理化性能。對于燒成制品，一般燒結(jié)溫度均高于此溫度范圍，故其在高溫下的理化性能均可直接用作選擇耐火材料的依據(jù)。對于不定形耐火材料和不燒制品，必須考察其中溫理化性能。有機結(jié)合的材料或水化結(jié)合的水硬性材料，中溫強度往往最差，這些材料在高溫下產(chǎn)生陶瓷結(jié)合，強度大大提高，故其高溫下的理化指標不能用作選擇耐火材料的依據(jù)。

（2）熱震，在正常運行情況下，循環(huán)流化床鍋爐每年啟停2～10次。在投運初期，由于操作不當，每年啟停數(shù)十次，個別的甚至在一周之內(nèi)啟停數(shù)次。每次啟停耐火材料內(nèi)襯都要受到一次強烈的熱震。若耐火材料抗熱震性能差，則熱震造成的耐火材料剝落將成為其損毀的致命因素。

（3）沖刷磨損，循環(huán)流化床鍋爐中煙氣流速大（最高可達29m/s以上），固體物料濃度高。在中溫下高速煙氣夾帶大量固體顆粒對耐火材料內(nèi)襯產(chǎn)生強烈沖刷磨損，特別是在旋風(fēng)筒的沖擊區(qū)，沖蝕最為嚴重。對于單側(cè)回料的循環(huán)流化床鍋爐和旋風(fēng)分離器，物料循環(huán)流動造成的耐火材料內(nèi)襯強磨損區(qū)。

在對耐火材料按ASTMC704標準進行耐磨性能測試時發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)不定形耐火材料和耐火磚均存在一個問題：即骨料耐磨損性能好，而基質(zhì)（結(jié)合物）耐磨損性能差。因此基質(zhì)先被沖蝕后而骨料被孤立出來最后脫落。國外耐磨耐火材料骨料與基質(zhì)一般耐磨損性能相當，產(chǎn)生均勻沖蝕坑。

此外，煙氣中SO2、SO3、H2S和CO等均對耐火材料內(nèi)襯產(chǎn)生侵蝕，堿金屬滲透和滲碳也使耐火材料內(nèi)襯變質(zhì)損壞。

循環(huán)流化床鍋爐爐頂區(qū)，正常工作溫度850～1100℃，在分離器入口處煙氣流速增至18m/s，是全爐工況最惡劣的位置。ABB-CE公司曾在旋風(fēng)筒煙氣流沖擊區(qū)使用不同的耐火材料作對比試驗。發(fā)現(xiàn)以氧氮化硅結(jié)合的碳化硅磚使用效果最好，其余依次為：Al2O395%的剛玉磚、Al2O390%的磷酸鹽結(jié)合可塑料、SiC80%的磷酸鹽結(jié)合可塑料，以磷酸鹽結(jié)合的Al2O3-Cr2O3可塑料最差。

綜上，本次維修使用大連某耐火材料公司生產(chǎn)的AA級高耐磨襯里DWL-7屬于Al2O390%的磷酸鹽結(jié)合可塑料，如果抗熱震性等指標能夠達到要求，按照廠家提供的之間報告和說明書來看，是能夠達到使用要求的。經(jīng)過抽樣復(fù)驗，確定抗熱震性等指標達到了要求規(guī)范要求。上述材料經(jīng)過兩年使用周期后，沒有發(fā)生過熱、脫落等問題，證明了分析的正確性。

參考文獻：

[1] GB50474-2008隔熱耐磨襯里技術(shù)規(guī)范

[2] DL/T 777-2012 火力發(fā)電廠鍋爐耐火材料.

作者簡介：

王鵬（1974-）黑龍江省哈爾濱市人，工程師，一級監(jiān)督師 .

（哈爾濱石化工程質(zhì)量監(jiān)督站 ?黑龍江 哈爾濱 150056）