循环流化床锅炉用耐火材料的现状与选材.doc

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1、循环流化床锅炉用耐火材料的现状与选材张太生（中国五环化学工程公司）[内容摘要]该文简述了循环流化床锅炉（CirculatingFluidizedBedBoiler）产生磨损的原因，分析了目前国内CFB用耐火材料状况和存在的问题，为今后CFB用耐火材料的选用、施工和检修提出了建议。[关键词]循环流化床锅炉；耐火材料1.前言煤的循环流化床燃烧技术是近二十年发展起来的一种新型燃煤技术，是对传统的炉排炉和煤粉炉的一个重大革新。由于炉内物料的高热容量、强掺混和低温燃烧的特点，它可以有效燃用褐煤、烟煤和无烟煤，也可燃用造气炉渣和石油焦等劣质燃料，在同一台锅炉上还可以同时燃用多个煤种，

2、燃料适应性好。循环流化床燃烧可以通过添加石灰石，进行炉内烟气脱硫处理，为高硫煤的合理利用提供了途径，而一般的尾部脱硫技术成本高，难以在中国的中小锅炉上推广应用。循环流化床锅炉遍布世界各地，经过多年的发展，形成了结构各异、形式多样的许多炉型。在我国，循环流化床燃烧技术发展很快，各种形式的CFB不断出现，并逐渐向大型化发展，CFB的优势已得到了广大用户的认可。从洁净煤燃烧角度看，也是我国近期解决环保问题的一个重要出发点。2.磨损产生的机理CFB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，分离后的烟气进入锅炉尾部

3、烟道，分离出来的固体粒子，经回料阀再返回炉膛下部。在CFB的运行中，含有燃料灰、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°C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。磨损是煤或灰粒子以

4、某一角度（0~90°4）撞击受热面管子表面，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。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。CFB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。CFB的受热面磨损主要发生在燃烧

5、室下部、炉膛上部出口周围及布置在燃烧室中屏式受热面的下部。目前CFB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CFB和国内的一些CFB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。3.耐火材料失效的原因目前，人们对CFB还缺乏经验，特别是大型的CFB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，CFB用

6、耐火材料失效是由多种因素造成的。冲刷磨损是各种CFB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。另外炉子的设计结构和流速都与冲刷有直接关系，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

7、，如果此膨胀和收缩受到约束，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CFB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，要综合考虑各个因素的影响。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CFB燃烧温度下使用，不能达到烧结温