0．前言

    福建省東南電化熱電廠兩臺循環(huán)流化床(CFB)鍋爐(CG一35/5．30—MXD)在1995年11月開始投產(chǎn)發(fā)電供汽，但因鍋爐設備和耐火材料等一系列原因，鍋爐出現(xiàn)間斷性運行、開車率極低及熱效率低，能耗高等問題。耐火材料方面的問題主要存在爐膛澆注料和平面流分離器內(nèi)剛磚脫落，爐膛澆注料脫落的部位有濃相區(qū)和衛(wèi)燃帶。

    1997年8月，該廠開始對這兩臺CFB鍋爐進行整改，不僅對鍋爐本體進行大面積改造，而且也對耐火材料進行重新選擇。該廠通過與全國多家科研所有關專家研討和實地考查了多家熱電廠相似爐型的鍋爐之后，決定將原“中倍率平面流分離器CFB鍋爐”改為“低倍率旋風分離器CFB鍋爐”，同時也對該爐型的耐火材料應用進行了考查調(diào)研。整改時，該廠就在濃相區(qū)四周利用HMS高耐磨標準磚砌筑，旋風分離器的旋風筒第四側(cè)利用HMS高耐磨異型磚砌筑。1998年7月開始投產(chǎn)，運行近兩年來HMS高耐磨磚的應用效果相當不錯，其表面沒有明顯的裂痕和磨損，表現(xiàn)出其良好的耐磨和抗熱震性能。

1、HMS高耐磨磚簡介

    HMS高耐磨磚系江蘇省宜興市張澤鍋爐耐火材料廠研制并生產(chǎn)的，經(jīng)哈爾濱鍋爐廠選樣，通過了美國PPC公司檢測，耐磨性超過了美國的要求，其它指標也相應符合標準。

1.1  HMS高耐磨磚的化學成份

1．2  HMS高耐磨磚主要理化指標

耐火度℃              ＞1790

體積密度g/cm3         2．65

顯氣孔率％            20．2

耐壓強度MPa          92．0

重燒線收縮1400℃×8h    0．05

線膨脹系數(shù)(1000℃)      5×10-6

導熱系數(shù)W／M·K      5．0

*耐磨率(噴砂試驗)       8．6

熱震穩(wěn)定性(次)          10一12

安全使用溫度(℃)        1450

*注：在美國C一704標準下做的試驗，耐磨率為沖刷掉的重量除以每cm3磚的重量。

1．3  HMS高耐磨磚的用途

在電力行業(yè)，主要用于循環(huán)流化床鍋爐燃燒室、分離器等沖蝕部位；在建材行業(yè)，用于2000t/日產(chǎn)水泥回轉(zhuǎn)窖窖口、篦冷機側(cè)墻磨蝕部位；在冶金行業(yè)，用于電爐爐頂、軋鋼爐、導軌、冷卻帶、過渡帶等部位。

1．4  HMS高耐磨磚的主要優(yōu)點

從理化指標看出，該耐火材料有以下幾個優(yōu)點：

(1)抗侵蝕性強，

(2)耐高溫CFB鍋爐床面溫度一般控制在1000℃左右，而該材料的安全使用溫度為1450℃。

    (3)耐磨性好，根據(jù)美國C一704規(guī)定檢測耐磨磚的耐磨率不大于12cc，而該材料選樣檢測的耐磨率只有8．6cc。

    (4)不炸裂剝落，該材料的熱震穩(wěn)定性好，重燒線收縮小。

    2．CFB鍋爐耐磨要求

    在世界各國越來越重視能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的今天，CFB鍋爐作為潔凈燃燒設備，倍受人們青睞，所以近幾年其發(fā)展非常迅速，從10t／h，25t／h，35t／h，75t／h，一直到設計制造運行都很成功的220t／h。但是磨損問題一直困擾著CFB鍋爐朝大型化發(fā)展，CFB鍋爐的受熱面(如埋管、低溫過熱器、省煤器)磨穿爆管已是屢見不鮮，分離器磨損穿透也時有發(fā)生。

    2．1  CFB鍋爐的物料流動特點

    CFB鍋爐是傳統(tǒng)鼓泡床鍋爐發(fā)展而來的，是介于鼓泡床和快速床之間。在燃燒床內(nèi)，燃煤和從布風板吹上來的熱空氣混合燃燒，并與灰渣、石灰石一起流化沸騰，這時的床內(nèi)流化速度為4—7m／s。同時在燃燒帶產(chǎn)生兩個區(qū)域：一個是濃相區(qū)，即風布板到物料沸上區(qū)域，其特點是物料濃度高，物料顆粒比較粗；另一個是稀相區(qū)，即沸上到爐膛出口區(qū)域，在該區(qū)域煙氣夾帶著一定顆粒度的煤灰繼續(xù)燃燒，接著繼續(xù)夾帶著煤灰的煙氣被排出爐膛。在分離器入口，夾帶著

一定濃度煤灰的煙氣產(chǎn)生很高的速度，然后在分離器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下把大部分的煤灰分離下來。分離后的煙氣再經(jīng)過省煤器、空氣預熱器排出。

    2，2  耐磨率的影響因素

    根據(jù)同行業(yè)取得共識的磨損原理，代表材料磨損程度的磨損率主要有三個方面因素控制：環(huán)境參數(shù)如沖刷粒子速度、濃度、入射角和環(huán)境溫度；沖刷粒子性質(zhì)如硬度、粒度及可破碎性；材料性能如熱物理性能和材料強度等。但對于CFB鍋爐的耐火磚的耐磨率影響因素只有環(huán)境參數(shù)中物料的流動速度、物料濃度、煙氣溫度，沖刷粒子性質(zhì)中顆粒度。

    由耐磨率和各影響因素的經(jīng)驗公式ε∝u3d2p／2g可以知道：耐磨率ε與物料濃度p成正比關系，與顆粒度d的二次方成正比，與物料的流動速度u三次方成正比，其中物料的流動速度變化對耐磨率影響最為突出。

    3．HMS高耐磨磚在CFB鍋爐上的應用及效果

    根據(jù)CFB鍋爐的耐磨要求分析，CFB鍋爐爐墻磨損最為嚴重的部分是濃相區(qū)和分離器。下面就甲福建省東南電化熱電廠的兩臺CG一35／5．30—MXD鍋爐為例，主要談談HMS高耐磨磚在濃相區(qū)和分離器上應用。

3．1        濃相區(qū)

    CFB鍋爐的布風床物料濃度極高，且物料顆粒度也很大。由于濃相區(qū)的這種特性，故鍋爐的運行過程中，高濃度高顆粒度的物料在布風床內(nèi)進行上下擾動沸騰，根據(jù)磨損原理，濃相區(qū)四周耐火材料磨損是相當嚴重的。同時鍋爐在給煤過程中，因以播煤風輸送，如果播煤風控制過高，極易把煤吹到對墻，從而也造成耐火材料的沖刷磨損。

    東南電化熱電廠兩臺CFB鍋爐原先設計時，濃相區(qū)四周耐火材料是敷設耐磨澆注料，但運行半年以后發(fā)現(xiàn)有比較大面積的脫落，特別是后墻的水冷壁管基本上都暴露出來了。自從利用HMS高耐磨標準磚砌筑以后，運行到現(xiàn)在，還沒有發(fā)現(xiàn)裂痕、脫落和比較明顯磨損的現(xiàn)象，表現(xiàn)出該種耐火磚高耐磨和抗熱震的優(yōu)良性能。

    3．2  分離器

    在分離器入口，由于其本身的特性，夾帶著高濃度的煙氣以很高的速度進入，并在分離器內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)，根據(jù)磨損原理，分離器內(nèi)部的旋風筒磨損將是嚴重的，所以對旋風筒的耐火材料耐磨要求很高，HMS高耐磨磚正好可以滿足這種耐磨要求。

    東南電化熱電廠兩臺CFB鍋爐分離器是下排氣的旋風“方型”分離器，入口流速高達22m／s。旋風筒原設計是隔墻布置耐磨復合磚，第二、三側(cè)全部用耐磨澆注料澆注，第四側(cè)用耐磨磚砌筑，并用螺栓固定。施工時，也基本根據(jù)設計要求進行施工，只是第四側(cè)的耐磨磚利用HMS高耐磨磚。下面就談談耐磨復合磚、耐磨澆注料和HMS高耐磨異型磚三種材料在分離器旋風筒內(nèi)的不同應用效果。根據(jù)實踐運行表明，分離器旋風筒全部利用HMS高耐磨磚砌筑比用澆注料澆注效果更佳，更能承受住分離器劇烈磨損的要求。

    3．2．1  耐磨復合磚

    耐磨復合磚是把高耐磨磚和粘土質(zhì)磚以鋸齒型接合在一起，通過1300℃高溫燒結(jié)的。運行14個月以后，發(fā)現(xiàn)隔墻的耐磨復合磚經(jīng)常脫落，脫落的鋸齒型耐磨磚掉到回灰斗內(nèi)，造成回灰系統(tǒng)堵塞，影響了鍋爐的燃燒，最終導致鍋爐熱效率下降。之所以會造成這種不良后果，是因為在這期間鍋爐經(jīng)常開停車以及負荷變化比較頻繁，同時由于耐磨磚和粘土質(zhì)磚的導熱系數(shù)與線膨脹系數(shù)不一樣，所以在爐溫變化比較快的情況下，耐磨復合磚就容易脫落的了。但是沒有發(fā)現(xiàn)耐磨復合磚表面有明顯磨損的痕跡，耐磨性能還相當好。

    1999年10月，該廠在整改省煤器和低溫過熱器的同時，也對分離器的隔墻進行更換，把原耐磨復合磚更換成HMS高耐磨異型磚。運行到現(xiàn)在還沒發(fā)現(xiàn)有隔墻脫落和受磨損的痕跡，也杜絕了因負荷變化頻繁而引起回灰系統(tǒng)運行不正常的后果。

    3．2．2  耐磨澆注料

    東南電化熱電廠兩臺CFB鍋爐在重新整改之后，98年7月開始投產(chǎn)，運行15個月以后，發(fā)現(xiàn)旋風筒用耐磨澆注料澆注的部位，部分表面涂層有脫落。分析原因是烘爐時分離器內(nèi)的煙氣溫度沒有達到該澆注料的燒制溫度，故烘爐后的該材料的強度并不高。根據(jù)該材料的技術資料，必須經(jīng)過1500℃左右的高溫燒結(jié)，才能達到最高強度。無論是熱風烘爐，蒸汽烘爐還是用燃料烘爐，都無法使分離器內(nèi)的環(huán)境溫度達到這么高，而該廠烘爐時分離器內(nèi)的溫度最高只達到300℃，所以烘爐后，耐磨澆注料的強度達不到要求。

    3．2．3  HMS高耐磨磚

    東南電化熱電廠兩臺CFB鍋爐從重新整改投產(chǎn)到現(xiàn)在，分離器旋風筒第四側(cè)還從來沒有檢修或修補過，表面也沒有明顯的磨損痕跡，表現(xiàn)出該HMS高耐磨磚的高耐磨性能。

    4．結(jié)束語

HMS高耐磨磚在理論上，試驗中和實踐上都表明了其耐磨性好、耐高溫、抗剝落性好等優(yōu)點，特別是其高耐磨的優(yōu)良性能更促使該材料可以廣泛使用在耐磨要求比較高的部位。我們也希望HMS高耐磨磚能在國內(nèi)CFB鍋爐爐墻砌筑上得到推廣應用．

文章作者：江蘇省宜興市張澤鍋爐耐火材料／- 姚佰洪福建?。?-q,南電化股份有限公司 林觀振