循环流化床锅炉耐火耐磨材料损坏原因及防范措施

【摘 要】 本文针对循环流化床锅炉耐磨耐火材料的损坏原因和防范措施进行了阐述，通过全面的技术分析，找出目前循环流化床锅炉耐磨耐火材料损坏的主要原因以及相关方面存在的问题，并提出相应解决建议，为循环流化床锅炉耐磨耐火材料的施工、选择和使用提供一定的科学依据。

【关键词】 耐磨耐火材料 损坏原因 防范措施

循环流化床锅炉内部耐磨耐火材料结构，在锅炉运行过程中起到非常关键的作用。随着循环流化床锅炉的快速普及和大型化的发展需求，对循环流化床锅炉耐磨耐火材料结构使用的可靠性提出了更高的要求。目前投运的循环流化床锅炉，因耐磨耐火材料损坏原因而造成锅炉的故障已经严重地影响到了锅炉的长周期经济运行。因此充分认识循环流化床锅炉耐磨耐火材料损坏机理，提高循环流化床锅炉耐磨耐火材料的使用寿命，是目前设计单位、材料生产单位、施工单位及使用单位共同关心的问题，也是今后循环流化床锅炉大型化所要重点关注的课题。

1 耐磨耐火材料的使用部位

循环流化床锅炉的磨损通常发生在固体物料浓度较高、流场复杂的湍流区、涡流区以及与烟气运动方向垂直的受热面等部位，因此通常在以下部位采用耐火耐磨材料：点火风道；风室；布风板表面；燃烧室下部锥段；炉内屏式受热面底部；炉膛烟气出口；分离器；回料装置等部位。

2 耐火耐磨材料损坏机理分析

循环流化床锅炉大多采用热值低、含硫量较高的劣质煤种，灰分浓度大、流速高，温度变化频繁，造成循环热冲击，此外炉内有大量高速运动的高温固体物料，需要用大量的耐火材料进行保护锅炉受热面，防止受热面磨损泄漏，因此耐火防磨材料都处在锅炉运行最恶劣的环境中。通常耐火材料的失效有以下三个方面的原因：耐火材料的剥落、耐火材料的冲刷磨损、耐火材料的化学侵蚀。

2.1 耐火耐磨材料的剥落

耐火耐磨材料的剥落一般分为两种：热剥落（热震剥落）、结构剥落。热剥落是指由于热冲击或机械应力引起的材料损失。热冲击是指骨料与结合料由于膨胀系数不同在温度循环波动时产生内应力从而破坏耐火材料层，热冲击会导致耐火材料衬里的大裂缝和剥落，而温度快速变化造成的热冲击（如启停炉操作不当）可使耐火材料内的应力超过抗拉强度而剥落；结构剥落是指材料经过长期的使用，组成和内部晶相结构发生变化，即使在小的温差应力下就能使其表面的变质层剥落。

2.2 耐火耐磨材料的磨损

耐火耐磨材料的磨损是炉内的流体或固体颗粒以一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的磨损。

2.3 耐火耐磨材料的化学侵蚀

原煤中有害杂质，如硫、氮等在燃烧时产生的二氧化硫、氮氧化合物等酸性气体对耐火防磨材料产生化学侵蚀以及因碱金属的渗透造成的耐火材料渐衰失效、渗碳造成的耐火材料变质破坏、抓固钉失效造成的耐火材料层脱落等。

3 耐火耐磨材料运行中暴露的主要问题

（1）新炉使用不长就出现严重磨损现象，壁面上出现凹坑，埋下事故隐患。循环流化床锅炉由于结构不同，其选用的耐火材料品种繁多，针对循环流化床锅炉不同部位工作环境不一致，需要选用不同的耐火耐磨材料。

（2）旋风分离器顶部浇注料裂纹窜火，烧毁爪钉，造成浇注料大面积脱落，进入到返料器，造成返料中止，锅炉负荷降低而停炉。

（3）施工不良，收缩缝处理不好，造成护板烧红损坏或浇注料脱落导致被迫停炉。

（4）燃烧室下部处于锅炉密相区，炉膛中心气流上升而四周因壁面摩擦和粘滞，使粉尘或颗粒失速下滑而对上浇注料造成磨损，甚至大面积脱落，造成锅炉流化不好，容易引起结焦而停炉。脱落的浇注料卡到放渣管口，造成锅炉无法排渣，料位增高，影响锅炉负荷。

（5）循环流化床锅炉启动过快或检修时强制降温，造成耐火层内温度急剧变化，产生较大的热应力，使耐火耐磨材料开裂脱落。

（6）锅炉进煤口正处于锅炉的密相区，工作条件极为恶劣，除受到原煤重力的作用外，还要受到风、烟、渣、灰的冲刷，该处的浇注料在恶劣的工况条件下，最容易造成浇注料失效。

（7）锅炉出口水平烟道受到烟气流的长期冲刷造成磨损或脱落，进入到返料器造成返料故障，影响锅炉运行。

（8）屏式过热器与炉膛结合面或屏式过热器底部浇注料脱落，导致过热器管磨损泄漏。

4 耐火耐磨材料损坏的原因分析

（1）耐磨材料的成分配比不符合要求。配比不合适会使耐磨材料的稳定性较差，表面硬度减弱，粘结力降低，导致耐磨材料极易磨损和脱落。

（2）浇注料施工工艺不良。施工时预留的膨胀缝不符合要求或膨胀缝设计存在问题等，因而在运行中极易出现耐磨材料大片脱落。

（3）设计结构不合理。如抓钉、拉砖钩数量较少，施工浇注前没有按要求对抓钉涂以沥青，往往会造成耐磨料大面积脱落。

（4）没有严格执行烘炉曲线，对烘炉过程缺乏有效监督，使浇注料强度达不到或者发生裂纹，造成运行中窜火发生脱落。

（5）耐火层钢制外壳上没有割排气口，烘炉、煮炉或启动时，蒸汽从内层排除受阻，造成耐火材料脱落或裂缝。

（6）运行操作不当。在锅炉冷态启动或停炉抢修时强制降温，升温冷却时如果温升较大，就会造成耐磨材料的受热不均匀而产生裂纹甚至脱落。

（7）原煤中有害杂质，如硫、氮等在燃烧时产生的二氧化硫、氮氧化合物等酸性气体对耐火防磨材料产生化学侵蚀以及因碱金属的渗透，造成耐火耐磨材料的损坏。

（8）炉膛飞灰浓度越高，对锅炉的磨损就越强烈，飞灰中多硬性物质（残炭）、粗大颗粒的棱角会加速对耐火耐磨材料的磨损。

5 耐火耐磨材料损坏的防范措施

5.1 把好材料关

循环流化床锅炉的耐火耐磨材料，并不是一般意义上的耐火材料，它有较高的特殊性能指标要求。目前生产耐火材料的厂家很多，但真正具有独立开发能力，具有规模生产能力，具有实验和检验设备和手段的厂家并不多，很多耐火材料不能满足循环流化床锅炉的耐火耐磨衬里的特殊需要。特别是在大型循环流化床锅炉耐磨耐火材料材料的选择上，一定要把好材料关，合格的材料是保证锅炉长周期运行的基础保证。

5.2 把好施工关

好的材料还需好的施工队伍来完成施工。过去由于材料的生产厂家和施工单位脱节，工程中出现的问题责任不清。原因是材料生产厂家不清楚锅炉的结构和特殊使用要求，施工单位不理解材料的实际使用条件和性能，另外，材料生产厂家为了技术保密的需要，在技术上有所保留，在工程中留下隐患。在施工队伍选择上，应选择有一定专业施工能力，具有循环流化床锅炉专业的高级技术管理人员的企业。目前普遍大家形成一种共识，就是在循环流化床锅炉耐火耐磨工程发包过程中，选择即有材料生产能力又有现场施工能力和现场实际经验的大型优秀企业，是保证循环流化床锅炉耐火耐磨工程质量的前提条件

5.3 把好设计关

对于新建和扩建企业，在设计初期，应作好前期的图纸会审工作。由于循环流化床锅耐火耐磨衬里的特殊性和复杂性，在前期设计过程中应和材料生产厂家取得联系，根据厂家材料的使用性能，有针对性的进行共同设计，避免在现场施工过程中的盲目修改。

5.4 把好运行关

在新建和扩建企业锅炉机组的调试、试运和投产过程中，应加强环流化床锅炉耐火耐磨衬里方面的技术培训工作，增强操作人员对流化床锅耐火耐磨衬里的保护意识。防止锅炉机组在调试、试运和投产过程中，对循环流化床锅炉耐火耐磨衬里造成损坏。应增加必要的观察和监测手段，以防止超温和火焰直接冲刷耐火耐磨衬里材料。

5.5 把好合作关

循环流化床锅炉耐火耐磨衬里的总体质量及使用期限，涉及到很多方面。因此，为了保证循环流化床锅炉耐火耐磨衬里的长周期安全使用，需要多方面的共同努力。在循环流化床锅炉耐火耐磨衬里工程施工和投运过程中，设计、材料、施工及运行方面的积极主动配合，是提高环流化床锅炉耐火耐磨衬里结构长周期安全运行的有利保证。

6 结语

锅炉的安全可靠运行在很大程度上取决于耐火耐磨材料的稳定性，因此必须高度重视，科学合理地根据部位选用耐火耐磨材料，严格施工工艺，保证安装质量，全程监督烘炉，严格执行锅炉运行规程加强运行管理工作，才能保证循环流化床锅炉的长期安全平稳运行。

参考文献：

[1]刘德昌等编著.《循环流化床锅炉运行及事故处理》.北京中国电力出版社，2006.