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      行業(yè)資訊

      循環(huán)流化床鍋爐澆注料設(shè)計(jì)及使用問(wèn)題探討

      一:概述

      循環(huán)流化床鍋爐澆注料是CFB鍋爐不可缺少 的組成部分,爐襯材料的性能和結(jié)構(gòu),以及爐襯施工養(yǎng)護(hù)是否合理,直接影響鍋爐的安全、正常運(yùn)行,因此,合理的爐襯結(jié)構(gòu)和良好的施工及養(yǎng)護(hù),科學(xué)的運(yùn)行和維護(hù),是保證鍋爐機(jī)組正常運(yùn)行的必要條件。

      由于鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中,其內(nèi)部環(huán)境比較惡劣,因此,內(nèi)襯材料必須具有良好的組織結(jié)構(gòu)、熱學(xué)性你那個(gè)、力學(xué)性能和使用性能,即有較高的耐火度、荷重軟化溫度、抗熱震性和抗化學(xué)侵蝕等性能,才能承受各種物理化學(xué)變化和機(jī)械作用,其質(zhì)量直接關(guān)系到鍋爐的可靠運(yùn)行時(shí)間。爐襯的基本作用是防止高溫?zé)煔夂臀锪蠈?duì)金屬構(gòu)件、受熱面的高溫氧化腐蝕和磨損,同時(shí)進(jìn)行絕熱保溫作用,從而提高鍋爐使用壽命、保證機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

      二: 鍋爐澆注料的典型設(shè)計(jì)

      以440t/h超高壓、一次中間再熱自然循環(huán)單氣泡循環(huán)流化床鍋爐所用主要內(nèi)襯材料介紹主要的設(shè)計(jì)區(qū)域。爐膛密相區(qū)、屏過(guò)、高再、旋風(fēng)分離器等敷設(shè)耐磨可塑料,布風(fēng)板四周布置高的耐磨澆注料,風(fēng)室頂部敷設(shè)耐磨可塑料,風(fēng)室內(nèi)其余部分采用耐火澆注料。

      旋風(fēng)分離器出口煙道和回料器內(nèi)襯直筒段采用耐磨澆注料和絕熱澆注料與無(wú)石棉微孔硅酸鈣的復(fù)合結(jié)構(gòu)。回料器閥體區(qū)域的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)為兩層耐磨澆注料加絕熱澆注料加保溫澆注料和硅酸鋁纖維毯。點(diǎn)火風(fēng)道點(diǎn)火段采用側(cè)面含鋯硅酸鋁耐火纖維模塊和硅酸鋁耐火纖維毯:地面為耐火澆注料加絕熱澆注料加兩層無(wú)石棉微孔硅酸鈣。點(diǎn)火燃燒器噴口內(nèi)襯為重質(zhì)耐火澆注料。

      三:鍋爐澆注料問(wèn)題原因淺析

      (1)氣固流對(duì)澆注料的磨損

      從鍋爐內(nèi)襯磨損區(qū)域看,主要產(chǎn)生氣固流相對(duì)較高的區(qū)域,由于結(jié)構(gòu)的要求,此區(qū)域內(nèi)襯為耐磨可塑料。耐磨可塑料是手工搗打料,以水(不高于6%)為膠結(jié)劑,無(wú)施工膨脹縫,厚度較小,不易產(chǎn)生深度裂紋。

      高速的二次風(fēng)夾雜床料沖刷這二次風(fēng)口處的耐磨可塑料。其磨損發(fā)生在風(fēng)口的下邊緣,次磨損與氣流的角度有關(guān),沿爐墻下落的物料與二次風(fēng)產(chǎn)生擾動(dòng)并形成了局部渦流。對(duì)此,為了減弱沿水冷壁向下的床料與風(fēng)口成90°夾角后對(duì)風(fēng)口下邊緣的沖刷,對(duì)二次風(fēng)口處結(jié)構(gòu)進(jìn)行了微小修改,即在出口處凸臺(tái),擴(kuò)大入口直徑,其目的的減弱風(fēng)速,改變床料的沖擊角度,從而減小了磨損。

      對(duì)于測(cè)點(diǎn)周?chē)鷿沧⒘霞肮艿赖哪p的主要因素是物料沿水冷壁墻向下流動(dòng)而導(dǎo)致的。在澆注料的上部?jī)山牵俏锪系募袇^(qū),此處下降的物料濃度相對(duì)較高,將澆注料磨損的角部和管道磨損。因此,將兩角的延長(zhǎng),分散床料的流動(dòng)幾種,同時(shí)將澆注料的邊緣止于水冷壁管的中心線,增大邊緣的流通空間,相對(duì)減少物料流動(dòng)速度。

      以上磨損屬于非裂紋與剝落性的磨損,是由于物料顆粒對(duì)耐磨可塑料的撞擊,又有高速氣流攜帶者固體物料的沖刷。這種磨損量的大小和速度主要取決于以下因素。

      ①煙氣流速。煙氣流速是響應(yīng)耐磨可塑料磨損 的最主要因素,有研究計(jì)算表明,耐磨可塑料的磨損速 率與煙氣流速的3.5次方成正比關(guān)系。

      ②飛灰濃度。循環(huán)流化床鍋爐高的循環(huán)倍率可以提高燃燒效率,增 強(qiáng)傳熱效果,但高的循環(huán)倍率也導(dǎo)致了煙氣中高濃度 的固體顆粒和嚴(yán)重磨損。

      ③飛灰撞擊可能性系數(shù)。

      ④飛灰顆粒的磨損特性 。飛灰顆粒的磨損特性是指 床料、飛灰的硬度、溫度、形狀、和大小等。

      ⑤磨損量 的大小還與可塑料的耐磨系數(shù)關(guān)。

      因此,為了防止磨損,應(yīng)從以上幾個(gè)方面入手,降 低流速、降低飛灰能促,改變飛灰撞擊角度,增大可塑 料的耐磨系統(tǒng)等等。

      (2)熱應(yīng)力對(duì)鍋爐澆注料的破壞,導(dǎo)致澆注料裂縫、脫落

      從點(diǎn)火風(fēng)道和返料器內(nèi)現(xiàn)象看,其裂紋和脫落是 由于溫度循環(huán)波動(dòng)和熱沖擊造成的。表2的兩個(gè)區(qū)域 是熱應(yīng)力集中的區(qū)域,此處澆注料易發(fā)生脫落和裂紋。

      對(duì)于耐火澆注料和耐磨澆注料,有一項(xiàng)重要的理 化指標(biāo)為熱震穩(wěn)定性,即將澆注料加熱到1000℃后立 即水冷不產(chǎn)生裂紋的次數(shù)或在1350℃后立即風(fēng)冷不產(chǎn) 生裂紋的次數(shù),次數(shù)越多,說(shuō)明熱震穩(wěn)定性越好。澆注 料另一個(gè)特性就是線變化率小于0,即在澆注料由室溫 加熱到800-1100℃后冷卻至室溫,澆注料的體積變化 率。因此,隨著鍋爐啟停次數(shù)的增加,澆注料會(huì)產(chǎn)生裂 紋。本項(xiàng)目檢測(cè)的澆注料線變換率為0~-0.2%。為 了減小裂紋的產(chǎn)生,除了選用線性變換率小的澆注料 外,在澆注料施工時(shí)設(shè)計(jì)了膨脹縫。

      在啟停爐時(shí),由于溫度的循環(huán)波動(dòng),澆注料骨料、 粘結(jié)劑、金屬件之間的熱膨脹系數(shù)不同而在結(jié)構(gòu)內(nèi)部 形成內(nèi)應(yīng)力,從而裂紋。當(dāng)溫度變化快速時(shí),澆注料產(chǎn) 生膨脹或收縮,如果此膨脹或收縮受到約束,材料內(nèi)部 會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。與金屬制品相比,由于它的熱導(dǎo)率和彈 性較小、抗拉強(qiáng)度低、抵抗熱應(yīng)力破壞能力差、抗熱震 性較低,熱沖擊循環(huán)作用下,澆注料內(nèi)的應(yīng)力超過(guò)抗拉 強(qiáng)度而開(kāi)裂剝落。特別是點(diǎn)火風(fēng)道內(nèi),當(dāng)點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí), 穩(wěn)燃罩內(nèi)的溫度從常溫升至600攝氏度僅用10-15 分鐘,導(dǎo)致了耐火澆注料與外層鋼板的膨脹量偏差較 大,成塊狀脫落。因此,對(duì)于點(diǎn)火風(fēng)道,耐磨性能并不 是重要的,重要的是抗熱穩(wěn)定性,以抵抗熱沖擊。

      由于在裂紋形成后,其特點(diǎn)是數(shù)量多,貫穿性,寬 度5-10mm。通過(guò)在裂縫內(nèi)填充膠泥、可塑料材料、硅酸鋁纖維毯等試驗(yàn),均未收到較好效果。因此,對(duì)于澆 注料出現(xiàn)剝落的原因可以歸納為以下3種:(1)熱剝 落,啟停爐時(shí)由于溫度循環(huán)波動(dòng)和熱沖擊使?jié)沧⒘蟽?nèi) 部和表面產(chǎn)生較大的溫度梯度,從而產(chǎn)生很大的應(yīng)力, 應(yīng)力的編號(hào)導(dǎo)致澆注料開(kāi)裂引起表明脫落。(2)結(jié)構(gòu) 剝落,由于材料在長(zhǎng)期運(yùn)行使用過(guò)程中,材料組成和晶 相結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,在小的溫差應(yīng)力下使其表面的變 質(zhì)層脫落。(3)機(jī)械應(yīng)力剝落,由于澆注料與其固定的 金屬件(銷(xiāo)釘)熱膨脹系數(shù)不同而造成的。

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