鋼纖維耐磨耐火燒注料在CFB鍋爐上的應用

焦作演馬電力有限責任公司 張愛霞

鋼纖維耐磨耐火燒注料在CFB鍋爐上的應用

焦作演馬電力有限責任公司 張愛霞

焦作演馬電力公司130 t/h CFB鍋爐自2002年運行后，爐膛等部位的耐火材料由于設計原因，經常出現不同程度地損壞，嚴重時致使鍋爐被迫壓火，嚴重影響了公司的正常生產。后經多方考察論證，該公司決定采用鋼纖維耐磨耐火澆注料替代原設計選用的氮化硅磚。經過試運，該材料耐磨性好，成功解決了因鍋爐耐火材料原因造成的非計劃停運。

一、爐膛內襯改造背景

爐膛內襯是循環流化床鍋爐防止水冷壁磨損的安全屏障，北鍋CFB爐內濃相區耐火材料（二次風口以下）原設計采用氮化硅掛磚，稀相區（二次風口以上）采用高鋁磚敷蓋。因設計方面的原因，落煤管及人孔門周圍的異型氮化硅磚，在運行2個月就開始逐步脫落。半年后，二次風口以上約2 m高區域的高鋁磚在運行中磨損較為嚴重。其原因是由于高鋁磚耐磨性差所致，而鍋爐使用燃料劣質（燃料發熱量設計值為12 540 kJ/kg）、顆粒度較大、硬度較高等，也在一定程度上加劇了高鋁磚的磨損。近兩年的運行情況表明，氮化硅磚的耐磨效果雖然很好，但其抗熱震性效果不好，經常在螺栓孔處出現裂紋，這主要與鍋爐的起、停操作頻繁有關。用來固定的襯板、螺栓、螺母等，在濃相區受高溫作用，易氧化損壞斷裂，磚與水冷壁之間存在間隙，易使熱灰竄入產生擠壓膨脹，逐步使爐襯大面積鼓包。以上這些都是造成襯磚脫落的主要原因。長期運行中，襯磚的脫落會造成水冷壁磨損嚴重而爆管，同時脫落的襯磚掉入爐內還會堵塞排渣口而造成鍋爐不能正常排渣，直接影響鍋爐的安全運行。且因掛磚互相壓邊，不易局部更換，造成檢修維護工作量大，費用高。

二、改造方案

鑒于以上情況，演馬電力公司決定采用耐磨耐火澆注料替代氮化硅掛磚，并制定了爐膛內襯改造方案。改造方案具體內容如下：

1.施工方案。演馬電力公司燃料發熱量設計值為12 540 kJ/kg，實際值為10 450 kJ/kg。根據使用燃料特性，要求耐火材料的必須要具有較高的強度、較強的抗磨損性以及材料的整體穩定性。故設計在兩根水冷壁管之間的鰭片上焊接“V”型抓釘，每平方米約200個。為了不影響爐內傳熱，采用較薄的耐磨耐火澆注料（厚度約70 mm），較原掛磚厚度增加了17 mm。施工范圍從布風板至二次風口以上2 m高區域，全部取消掛磚，用鋼纖維耐磨耐火澆注料進行整體澆注。其理化指標為：化學成分Al2O3≥80%，耐火度≥1790℃，體積密度≥2.9 g/cm3，燒后線變化率（1 000℃×3 h）±0.3%，抗折強度（110℃×24 h烘干）≥11 MPa、（1 000℃×3 h燒后）≥16 MPa，耐壓強度（110℃×24 h烘干）≥70 MPa、（1 000℃×3 h燒后）≥120 MPa，常溫磨損量（1 000℃×3 h燒后）≤5 cm3，熱震穩定性（1 000℃水冷）≥25次。

2.施工工藝。耐磨耐火材料的壽命不僅僅決定于本身的性能指標，施工質量及烘爐性能也至關重要。

（1）首先將水冷壁原有的耐火磚拆除并清理干凈，在水冷壁中間的鰭片上焊接“V”型抓釘，每平方米200個左右，分布均勻。抓釘采用材質為1Cr18Ni9Ti，直徑為6 mm的耐熱鋼筋，抓釘固定后均勻涂刷一層0.5～1 mm厚的瀝青，以利于水冷壁與澆注料的膨脹。

（2）澆注時采用的模具必須要有一定的剛度和強度，大部分采用鋼模，邊角處采用木模。為便于脫模，表面涂刷一層隔離劑。為保證澆注料表面的平整光滑，木模與澆注料接觸面粘貼一層三合板。澆注時要振搗密實，采用插入式振動棒進行振搗，澆注高度以每模300 mm為宜。

（3）澆注料必須存放在干燥的庫房內。施工前要進行檢驗，不合格的澆注料嚴禁使用。

（4）攪拌澆注料必須用清潔水，pH值為6～8，且要按技術要求準確稱量。

（5）攪拌器具必須用強制式攪拌機，攪拌機使用后及時清理干凈，以便下次再用。

（6）每次需攪拌的澆注料，要一次全部投入攪拌機內。先干混5 min，然后加入計量準確的水均勻攪拌5 min后出料。

（7）加水量可根據澆注部位和天氣情況的變化稍作調整，但應嚴格控制在4.8%～5.5%。

（8）耐磨澆注料要在攪拌好后30 min內用完，宜1次澆注到設計厚度，并振搗到密實為止。

（9）澆注料澆注后，自然養護24 h后脫模，養護溫度宜在15～25℃。冬季氣溫低于10℃時，要進行保溫養護；夏季炎熱天氣施工時，要用塑料薄膜覆蓋養護3～7 d。

（10）耐磨澆注料在使用前必須進行適當熱處理，以25℃/h的升溫速度升至110℃后，保溫10 h以上。烘烤后自然冷卻，冷卻速度不得超過25℃/h。

三、改造效果

經過6年的運行，爐膛內襯未發生任何影響正常運行的問題，只是在內襯下部出現輕微的沖刷。改造項目實施后，經濟和社會效益顯著。按改造前平均每月停爐1次計，每次停爐修補內襯約20 h，則每年多發電600萬kW·h，每年增加收入240萬元。每次停爐后，掛磚脫落需要澆注料修補，每次費用約為0.8萬元，則每年可節約10萬余元。改造后，機組運行周期由原來30 d延長至90 d，較大程度地降低了工人的勞動強度。