CFB 鍋爐：正確使用耐磨耐火材料的性能、設計、施工和維護

在CFB 鍋爐的燃燒工況下， 固體顆粒對受熱面的磨損， 一直是制約 CFB 鍋爐經濟運行和進一步發展的關鍵問題。CFB 鍋爐內存在不同方向、不同速度、不同角度、不同濃度的氣流、射流和氣泡，它們以各種形式作用于內表面， 加之腐蝕性氣體和其它介質的存在， 形成了復雜的磨損過程。對鍋爐進行維護的主要方法就是在某些區域敷設耐磨耐火材料， 用以保護受熱面。在還原性條件下， 耐磨耐火材料比鋼耐磨， 耐磨材料就是防止磨損、成本低廉的阻隔層， 用以保護鍋爐的安全可靠運行。

CFB 鍋爐在高溫下運行， 爐內溫度變化較為頻繁， 造成循環熱沖擊。同時， 爐內存在大量高速運動的高溫固體粒子， 不斷沖刷受熱面， 因此需要鋪設耐磨耐火材料來保護， 本文僅介紹向火側( 煙氣側) 的耐磨耐火材料。

一、耐磨材料介紹

（一）耐磨耐火材料的種類

循環流化床鍋爐耐磨耐火材料簡介

耐磨耐火材料按其供貨狀態可分為定形材料和不定形材料，按作用可分為三類: 耐磨耐火材料( 包括磚、澆注料、可塑料和灰漿) ; 耐火材料( 包括磚、澆注料和灰漿) ; 耐火保溫材料( 包括磚、澆注料和灰漿)。

1、定形材料

1) 耐磨耐火材料( 高密度耐火材料) : 硅鋁磚類( 黏土磚、高鋁磚) 、非氧化物磚類( 硅莫磚、碳化硅磚)。

2) 保溫材料: 耐火保溫磚、保溫磚、保溫塊、陶瓷纖維。

2、不定形材料

不定形材料有澆注料、抹壓料、可塑料、修補料、槍噴式料、投注式料、振動料、灰泥涂抹料等。從形態上分為粉沫、泥、粘團。

（二） 耐磨耐火材料的性能

耐磨耐火材料是在高溫下不易損壞和變形的特殊產品，為防止煙和飛灰磨損，在一些易磨損部件的內部鋪設了耐磨材料，正確地選擇和安裝這些耐磨材料是至關重要的，它能夠保證系統長期的性能，減少耐磨材料的脫落和維修的次數。

耐磨耐火材料在化學成分上主要由鋁、硅化合物組成，總含量占80% ～ 95% 。

在CFB 鍋爐中， 為了承受環境所帶來的影響，耐磨耐火材料必須具備一定的耐火度、抗壓強度、抗折強度、抗熱震性及足夠小的線變化率。

二、CFB 鍋爐耐磨材料的設計

（一）耐磨材料破壞的原因

在CFB 鍋爐內，一方面，大量高速運動的高溫固體粒子不斷沖刷耐磨材料而使其破壞， 另一方面， 因爐內溫度波動、熱沖擊及機械應力等造成耐磨材料產生裂紋和剝落，同時，堿金屬等的滲透也易造成耐磨材料的失效和破壞。

（二）耐磨材料的設計

在CFB 鍋爐中，易磨損區主要包括水冷壁及爐膛內布置的受熱面、分離回料系統、尾部煙道入口及排渣系統。使用耐磨材料的主要區域包括爐膛密相區、爐內屏式受熱面下部區域、爐膛出口、分離器、料腿、回料閥、分離器出口煙道及尾部對流煙道。

考慮到以上磨損的特點、耐磨材料的物理性能及施工特點，一般采用單層或多層耐磨耐火材料的敷設。單層敷設的部位包括水冷壁、屏式受熱面、水冷隔墻、雙面水冷壁、汽冷分離器等薄襯里處，用φ6或 φ10 的圓柱銷釘( 或 Y 型 V 型銷釘) 將耐磨耐火澆注料支撐在管壁煙氣側。薄襯里更能經得起鍋爐起停時的快速熱沖擊，同時， 為增強其剛性及沖擊能力，需在澆注料中增加不銹鋼纖維。厚襯里分為兩層或三層，煙氣側為耐磨耐高溫的耐磨耐火磚砌筑或耐磨可塑料澆注而成， 內襯的保溫材料目的是減少熱損失，降低殼體溫度。

三、耐磨耐火材料的施工和維護

（一）膨脹縫的設置

定型耐磨材料在施工過程時通過托板分層卸載并將荷載傳遞到外殼鋼板上，由于線脹系數的不同，膨脹縫的設置十分關鍵。施工縫也是膨脹縫，對于澆注料面積過大的區域，應交替施工，塊與塊之間留好施工縫，施工縫應錯開布置。

（二）金屬錨固件的處理

因金屬材料與耐磨材料受熱后線脹系數的差異，在耐磨耐火材料施工前，必需在金屬材料( 包括銷釘， 托板及管子) 表面涂瀝青， 涂刷瀝清是在澆注料與受熱面之間留有一定的間隙， 運行時受熱面熱膨脹差不會對耐磨材料造成破壞。

（三）振搗

澆注料施工必不可少的程序“振搗”， 如果振搗不足或不到位， 則耐磨澆注料密度不能達到要求或不均勻， 都可造成澆注料強度不足， 難以起到防磨作用， 難于施工的位置模板應盡量小些。

（四）耐磨耐火材料的熱養護

由于無基礦物質原料含有一定的水份，在配制成澆注料過程中又加進了一定量的水做溶劑，這些水份需要通過自然干燥及熱養護將水份排出，因耐磨耐火澆注料的致密度較高，其結晶水又在其分子結構內部，所以熱養護烘爐是需要足夠時間的過程。雖然熱養護采用可控溫熱煙氣養護，但養護時鍋爐受熱面還是要加水來保護其安全。通常熱養護的升溫曲線由材料供應商提供，或由供應商認可的升溫曲線來進行。熱養護后，所有在密封盒上開的澆注孔需要封閉并且焊好，所有為熱養護開的蒸汽通道均應封焊。

四、結束語

為滿足機組安全運行，CFB 鍋爐耐磨耐火材料應具備以下性能: 較高的常溫與熱態強度; 較低的磨損量; 優良的抗侵蝕性; 良好的高溫體積穩定性。關于循環流化床鍋爐用耐磨耐火澆注料目前大都是執行YB/T 4109-2002的標準。對應的鋁含量分別為60、65和70.但在實際應用過程中，可能會需要根據不同的生產狀況、不同的部位來對各項理化指標進行相應的調整。