循环流化床锅炉用耐火材料现状与选材

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1、循环流化床锅炉用耐火材料的现状与选材循环流化床锅炉用耐火材料的现状与选材CFBB以其燃料适应范围广、廉价脱硫、控制污染物排放、燃烧效率高、负荷调节比大和灰渣综合利用等优点，成为清洁燃烧技术的一个发展方向，受到各国普遍关注，是解决节约能源和保护环境两大难题的一条新途径。从80年代初国内开始开发CFBB，并有一批35t/h、75t/h、220t/h和410t/h的CFBB投入商业运行。　　CFBB与传统的煤粉锅炉不同，炉内床料在烟气携带下沿炉膛上升，经炉膛上部出口进入分离器，在分离器中进行气、固两相分离，被分离后的烟气经分离器上部出口，进入锅炉尾部烟道，被分离出来的固体粒子，经回料阀再返回炉膛下部

2、(见CFBB防磨位置示意图)。在CFBB的运行中，含有燃料、燃料灰、石灰石及其反应产物的固体床料，在炉膛—分离器—回料阀—炉膛这一封闭循环回路里处于不停的高温循环流动中，并在炉内以850℃～900℃进行高效率燃烧及脱硫反应。除床料在这一回路中作外循环流动外，床料在重力作用下，在炉内不断地进行内循环流动。因此，在循环回路的相应部位必然产生严重磨损。磨损不仅影响锅炉的安全运行，还限制了这类锅炉的一些优点的发挥；磨损给锅炉造成的直接危害是使承受内压的受热面金属管子壁厚减薄直至爆管停炉；磨损使锅炉的运行维护费用增大，机组利用率降低，给用户造成巨大的损失。　　磨损是煤或灰粒以某一角度(0°～90°)撞击

3、受热面管子表面，引起冲蚀磨损，造成管子表面金属流失。冲蚀磨损主要是冲击与切削的作用，而切削是最主要因素，固体粒子作为微小切削工具在相对较软的金属表面上滑动切削出槽沟的痕迹。磨损是非常复杂的失效过程，不仅受力学原因的影响，同时还与材料、环境、介质等多种因素密切相关。CFBB受热面管子的磨损是受煤粒子与灰粒子浓度、粒子特性、流道几何形状影响的。在固体粒子浓度较高区域，磨损主要取决于固体粒子及烟气流与受热面管子的对流运动，磨损与烟气流速密切相关，固体粒子的速度是影响磨损的主要因素，因此严重磨损的部位通常发生在粒子流速突变区域。CFBB的受热面磨损主要发生在燃烧室下部、炉膛上部出口周围及布置在燃烧室中

4、屏式受热面的下部。CFBB防磨位置示意图1.燃烧室下部；2.水冷屏或过热器屏；3.燃烧室出烟口；4.分离器出口烟道；5.分离器；6.返料装置　　目前CFBB的防磨措施多采用敷设较厚的非金属耐火砖、浇注料或可塑料。根据现已掌握的有关资料，国外早期投入的CFBB和国内的一些CFBB的事故停炉，多数原因是由于物料的冲刷磨损造成耐火材料失效、脱落，阻塞排渣口和物料循环回路，使受热面被磨损造成爆管。冲刷磨损是CFBB本身的特性，这就要求有关工程技术人员对CFBB用耐火材料的选用、施工和检修有一个深入了解，开发出综合性能优异的耐火材料，并执行严格规范的施工质量保证体系，就能满足CFBB的要求。2　耐火材料

5、失效的原因　　CFBB在我国是新生事物，还缺乏经验，特别是大型的CFBB在选用材料上，尚有很多问题需要解决，其中耐火材料的耐磨性问题就是一大难题。由于各种耐火材料的综合理化性能不同，根据使用部位、用途及锅炉特性不同，合理选择耐火材料至关重要。从目前有关资料和使用情况来看，CFBB用耐火材料易出现失效是由多种因素造成的。　　冲刷磨损是各种CFBB用耐火材料必须面对的问题，由于锅炉本身的特性，在运行中耐火材料每天要受到燃料、燃料灰、石灰石及其反应产物的固体床料的磨损。煤种不同其化学成分、挥发份和灰份不同，对耐火材料的冲刷速度也不同，热态下对耐火材料的磨损也不同。另外炉子的大小、设计结构和流速都与冲

6、刷有直接关系，这些问题需要实际试验与论证，才可把冲刷磨损降到最低限度。锅炉结构特殊部位常常会引起耐火材料的提前失效，尤其是炉膛上部出口及分离器上部的耐火材料在热循环和机械振动共同作用下，经常产生塌落，这些必须从设计、选材和安装上综合考虑解决。　　耐火材料随温度的升降，产生膨胀或收缩，如果此膨胀或收缩受到约束，材料内部会产生应力。耐火材料是非均质的脆性材料，与金属制品相比，由于它的热导率和弹性较小、抗拉强度低、抵抗热应力破坏能力差、抗热震性较低，热冲击循环作用下，耐火材料易先出现开裂剥落终至整体损坏，这是CFBB耐火材料的提前失效又一重要原因。影响耐火材料热震稳定性的因素是比较复杂的，要综合考虑

7、各个因素的综合影响。　　耐火材料的理化性能非常重要，一般来说耐火材料的耐压强度、抗折强度、耐磨性、热震稳定性和重烧线变化是主要的考核指标，同时高温耐压强度指标也要考虑。特别是一些浇注料在CFBB燃烧温度下使用，不能达到烧结温度而强度较低。如加入高铝水泥的浇注料，由于钙的带入量增加，常温和100℃干燥后强度达到高峰，但随着温度的升高强度下降，700℃～1100℃时强度最低。还有许多种耐火材料结合剂须