循環(huán)流化床鍋爐為什么要用耐磨的耐火材料

 循環(huán)流化床鍋爐用耐磨耐火材料做內(nèi)襯的主要目的是為了保護(hù)爐體鋼殼不被所燃燒的物料沖蝕磨損。
  循環(huán)流化床鍋爐燃燒的劣質(zhì)煤含灰量高,飛灰粒子尺寸又大,分離器對煤灰分離并循環(huán)燃燒,使得煙氣中飛灰濃度很高,這樣就出現(xiàn)了飛灰粒子對爐內(nèi)受熱面及內(nèi)襯的碰撞傳熱和嚴(yán)重的沖蝕磨損問題。
  循環(huán)流化床鍋爐所燃燒物料的循環(huán)燃燒路徑:煤粉(一般用粒度0~10mm)和石灰石粉經(jīng)送料器送入流態(tài)化床燃燒室(密相區(qū)),燃料在此區(qū)沸騰燃燒。煙氣上升,經(jīng)稀相區(qū)至分離器入口進(jìn)入旋風(fēng)分離器,粗顆粒下沉經(jīng)回料閥返回燃燒室再次燃燒。煙氣挾帶飛灰上升經(jīng)過對流煙道進(jìn)入外置換熱器。耐火材料主要襯砌在燃燒室、頂棚、分離器入口、高溫旋風(fēng)分離器及回料閥等處。
  循環(huán)流化床施工
  圖注:循環(huán)流化床鍋爐模型
  1、以220t循環(huán)流化床鍋爐為例,各部位耐火材料工作條件如下1) 密相區(qū)
  該區(qū)深度為220~1530mm,長2100mm,沙狀介質(zhì)(煤粉和石灰石粉) 在此沸騰,此區(qū)壓為13818~20580pa,煙氣流速約1.2~1 .8m/s,正常工作溫度820~900℃。
  2) 稀相區(qū)
  二次風(fēng)口以上的區(qū)域是燃料燃燒的細(xì)顆粒集中處,此處固體物料濃度約12~ 16kg/m3,煙氣流速1.2~3m/s,正常工作溫度930-980℃3) 爐頂區(qū)
  爐頂區(qū)正常工作溫度850~ 1100℃,在分離器入口處煙氣流速增值18m/s 。
  4) 旋風(fēng)分離器
  該部位正常工作溫度為850~930°C,旋風(fēng)出口處煙氣流速可達(dá)29m/s。
  5) 旋風(fēng)分離器出氣總管
  此處煙含塵量70~530g/m3,常工作溫度為850~930°C,煙氣流速18m/s。
  2、從磨損的實質(zhì)來分析,機(jī)械作用的磨損主要決定于下列因素1) 煙氣流速
  煙氣流速是影響爐內(nèi)壁磨損主要的因素,研究表明,磨損量與煙氣流速的3次方成正比關(guān)系。煙氣流速的大小直接影響到流動飛灰的運(yùn)動動能和單位時間內(nèi)沖擊到爐內(nèi)壁的灰粒量。
  2) 飛灰濃度
  在CFB鍋爐中,飛灰循環(huán)倍率較高的情況下,可以提高燃燒效率,增強(qiáng)傳熱效果,但循環(huán)倍率的高低也確定了爐內(nèi)煙氣中固體顆粒的濃度,因此,較高的循環(huán)倍率將導(dǎo)致含灰煙氣流對爐內(nèi)壁的嚴(yán)重磨損。如果煤質(zhì)變差,灰分增加,燃煤量也增加,造成煙氣中飛灰濃度劇增,更增加了分離器內(nèi)襯的磨損。
  3) 飛灰的撞擊可能性系數(shù)
  這與飛灰的顆粒特性有關(guān),顆粒愈大,撞擊的可能性也愈大。
  4) 灰粒磨損特性
  灰粒磨損特性指灰的硬度、溫度、形狀和顆粒大小等的影響。如果灰中多硬性物質(zhì)、灰粒粗大而有棱角,則灰粒的磨損特性增強(qiáng)。
  5) 飛灰濃度及流速不均勻分布特性
  6)受熱面及內(nèi)襯的材質(zhì)
  在同等條件下,受熱面及內(nèi)襯的材質(zhì)耐磨性能越好,則磨損量越??;反之亦然。
  按照設(shè)計要求,該鍋爐平均工作時間為8600h,每年啟停爐2~10次。每次點火需12~24h,點火后按65°C/h速度升溫至800°C,并保溫8h。爐襯使用壽命要求至少2年。
  耐火澆注料
  圖注:高強(qiáng)耐磨耐火澆注料
  3、循環(huán)流化床內(nèi)襯耐火材料工作和損毀可歸納如下:
  1) 中溫
  循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)襯各部位的工作溫度在800~1000℃。從耐火材料角度看,此屬中溫區(qū)間,選擇耐火材料首先考慮材料的中溫理化性能。對于燒成制品,一般燒結(jié)溫度均高于此溫度范圍,故其在高溫下的理化性能可直接用作選擇耐火材料的依據(jù)。對于不定型耐火材料和不燒制品,考察其中溫理化性能。有機(jī)結(jié)合的材料或水化結(jié)合的水硬性材料,中溫強(qiáng)度往往差,這些材料在高溫下產(chǎn)生陶瓷結(jié)合,強(qiáng)度大大提高,故其高溫下的理化指標(biāo)不能用作選擇耐火材料的依據(jù)。
  2) 熱震
  在正常運(yùn)行情況下,循環(huán)硫化床鍋爐每年啟停2~10次。在投運(yùn)初期,由于操作不當(dāng),每年啟停耐火材料內(nèi)襯都要受到一次強(qiáng)烈的熱震。若耐火材料抗熱震性能差,則熱震造成的耐火材料剝落將成為其損毀的致命因素。
  3)沖砂磨損
  循環(huán)流化床鍋爐中煙氣流速大(可達(dá)29m/s以上),固體物料濃度高。在中溫下高速煙氣夾帶大量固體顆粒對耐火材料內(nèi)襯產(chǎn)生強(qiáng)烈沖刷磨損,特別是在旋風(fēng)筒的沖擊區(qū),沖蝕嚴(yán)重。對于單側(cè)回料的循環(huán)硫化床鍋爐和旋風(fēng)分離器,物料循環(huán)流動造成耐火材料內(nèi)襯磨損。
  窯爐高鋁磚施工
  圖注:循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)襯耐火材料施工現(xiàn)場