高溫耐磨材料應(yīng)用
Application of high-temperature wear-resistant materials
電力行業(yè)
CFB鍋爐
循環(huán)流化床鍋爐具有節(jié)能、清潔煤燃燒、不污染環(huán)境等優(yōu)點。隨著爐型的普及和大型化發(fā)展，鍋爐內(nèi)襯的嚴(yán)重磨損、效率降低，一直是鍋爐廠家和用戶的焦點問題。當(dāng)前我國CFB鍋爐所用燃料約為3000kucl/kg左右，灰渣量大，運行時內(nèi)襯持續(xù)受到高濃度，高速湍流的飛灰粒子的強烈碰撞、沖刷侵蝕，嚴(yán)重影響內(nèi)襯使用壽命，特別是CFB鍋爐在運行時溫度約為800°C- -950°C之間， 傳統(tǒng)的耐火材料不能形成中溫陶瓷燒結(jié)也是關(guān)鍵原因。
我公司以洛陽耐火材料研究院為科技依托，與鄭州大學(xué)高溫材料研究所結(jié)為產(chǎn)學(xué)研基地。大膽采用新材料，改進老工藝，開發(fā)出適用于CFB鍋爐內(nèi)襯不同部位的新一代耐磨耐火材料，經(jīng)數(shù)百臺CFB鍋爐內(nèi)襯的實際使用，效果良好，確保了CFB鍋爐的長期穩(wěn)定運行。
氣冷式循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)襯材料配置
CFB鍋爐運行及耐磨耐火材料設(shè)計
循環(huán)流化床鍋爐耐磨耐火材料內(nèi)襯設(shè)計，爐內(nèi)物料循環(huán)路徑是:煤粉( 0-13mm)和石灰石( 0-13mm)經(jīng)風(fēng)機送入流化床燃燒室(密相區(qū))燃料在此區(qū)域沸騰燃燒，煙氣上升經(jīng)稀相區(qū)至分離器入口進入分離器，粗顆粒下沉經(jīng)回料閥返回燃燒室再次燃燒，耐磨耐火材料主要部位為：燃燒室、頂棚、分離器入口、高溫旋風(fēng)分離器和回料閥等處。
以某鍋爐廠130T/H循環(huán)流化床鍋爐為例，各部位耐磨耐火材料工作條件如下：
密相區(qū)：煤粉和石灰石在此沸騰，該區(qū)域壓力為13818-20580Pa，煙氣流速為4-6m/s，正常工作溫度為850-900℃。
稀相區(qū)：二次風(fēng)口以上的區(qū)域是燃料燃燒的細(xì)顆粒集中處，此處固體物料濃度約12- 16kg/m3正常工作溫度930-980℃。
爐頂：在爐膛出口煙氣流速增至18m/s，正常工作溫度850-1050°C。
旋風(fēng)分離器：分離器進口處煙氣流速可達29m/s，正常工作溫度為810-930°C。
旋風(fēng)分離器出口：分離器出口煙氣含塵量為70-530G/m3煙氣流速為18m/s,正常工作溫度850-930°C。
絕熱式循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)襯材料配置
CFB鍋爐內(nèi)襯的損壞
● 抗熱震性能
鍋爐在運行過程中，種種原因，頻繁啟停，內(nèi)襯在每次啟停中都要經(jīng)受到一次溫度的急劇變化，若耐磨耐火材料抗熱震性能差，因熱應(yīng)力造成內(nèi)襯剝落損壞。
● 抗沖刷耐磨性
CFB鍋爐運行中在中溫下高速煙氣夾帶大量固體顆粒對內(nèi)襯強烈沖刷磨損，特別是旋風(fēng)分離器進口處較為嚴(yán)重，煙氣流速達29m/s以上，要求材料具有更高的耐磨性能。
● 中溫?zé)Y(jié)
常規(guī)耐火材料，燒結(jié)溫度-般在1250- 1550°C之間，但CFB鍋爐用耐磨耐火材料工作溫度為850- 950°C之間，這就要求選擇內(nèi)襯材料時，必須考慮其中溫能夠燒結(jié)形成陶瓷結(jié)合，達到內(nèi)襯的使用要求。
CFB鍋爐內(nèi)襯重要部位耐磨耐火澆注料技術(shù)措施
新型耐磨耐火澆注料是建立在流變學(xué)、粉體工程學(xué)、膠體化學(xué)、熱力學(xué)等前沿科技，耐火材料理論基礎(chǔ)。上充分優(yōu)化生產(chǎn)而成的。引入微米級和亞微米級微粉，以保障在中低溫情況下就產(chǎn)生莫來石化，中高溫下形成陶瓷結(jié)合。
引入具有不同作用的添加劑，以改善施工性能和使用性能。運用計算機仿真氣流，按照FURNAS公式設(shè)計澆注料顆粒的較好的形成，提升了強度、抗熱震性和耐磨性能。采用外加劑和機制粉料共磨技術(shù)，使外加劑充分分散均勻，加入收縮劑，以防止襯體在高溫下因燒結(jié)而產(chǎn)生收縮，導(dǎo)致龜裂現(xiàn)象。加入抗侵蝕劑，引入特定化學(xué)成份，提升澆注料抗SO2、NO2侵蝕能力。
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