循環(huán)流化床鍋爐用耐火材料

循環(huán)流化床鍋爐、垃圾焚燒爐、大型電廠鍋爐運(yùn)行中，爐膛及物料循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)襯表面長(zhǎng)期承受高濃度循環(huán)固體爐料沖刷，對(duì)耐火耐性能提出了嚴(yán)格的要求。新施工耐火耐磨內(nèi)襯材料的烘干過(guò)程直接關(guān)系到內(nèi)襯材料的施工質(zhì)量和性能，就顯傳統(tǒng)的燃木柴和煤的烘爐方法已經(jīng)難以滿足鍋爐烘爐要求。本公司一種新型的烘爐工藝，選用烘干機(jī)用油作為燃料進(jìn)行無(wú)焰烘爐法。實(shí)踐證實(shí)無(wú)焰烘爐法能確保烘爐質(zhì)量。

    1、烘爐機(jī)理

CFB鍋爐中有多處由耐火耐磨材料構(gòu)成的內(nèi)襯，大量采用耐火耐磨搗打料和耐磨澆注料。這些內(nèi)襯都在現(xiàn)場(chǎng)免的存有游離水、結(jié)晶水等不同形態(tài)的濕分。在受熱升溫過(guò)程中，如果水分迅速蒸發(fā)，產(chǎn)生的汽壓超過(guò)混凝土可能使?fàn)t墻爆裂損壞，甚至可能造成大面積爐墻倒塌;爐墻和內(nèi)襯中難免有應(yīng)力集中，如果再加上初始熱膨脹不勻，也會(huì)由于熱應(yīng)力而受到損壞。因此，內(nèi)襯材料的干燥烘爐是新施工或大修后鍋爐啟動(dòng)運(yùn)行前的一般烘爐質(zhì)量直接影響耐火耐磨內(nèi)襯的壽命和鍋爐運(yùn)行可靠性。

一般來(lái)說(shuō)，烘爐要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是：

（1）為避免水分快速蒸發(fā)而導(dǎo)致?tīng)t墻損壞，必須使耐火耐磨材料內(nèi)的水分緩慢蒸發(fā)析出，而且得到充分的干燥。

（2）干燥后，繼續(xù)加熱到一定溫度，使耐火耐磨內(nèi)襯材料充分固化，保持耐火耐磨層的高溫強(qiáng)度和穩(wěn)定性，每層強(qiáng)度。

（3）使耐火耐磨層緩慢、充分而又均勻的膨脹，避免耐火耐磨層由于熱應(yīng)力集中或耐火耐磨材料晶格轉(zhuǎn)變?cè)斐赡突鹉湍訐p壞等。

總之，耐火耐磨內(nèi)襯的干燥掌握住緩慢和均勻地加熱足保證烘爐質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

2、無(wú)焰烘爐的特點(diǎn)

參照國(guó)外鍋爐烘爐有關(guān)資料，提出無(wú)焰烘爐新工藝，其要點(diǎn)如下：

（1）無(wú)焰烘爐以熱煙氣作為熱源，使內(nèi)襯材料獲得緩慢的加熱過(guò)程，嚴(yán)格遵循耐火耐磨內(nèi)襯材料水分緩慢均勻速率，控制干燥溫度和溫升速率，促使不同形態(tài)水分的順利析出。

（2）無(wú)焰烘爐用烘爐機(jī)在爐外產(chǎn)生熱煙氣，將熱煙氣通入需烘干的部位，徹底消除同料系統(tǒng)的分離器及其進(jìn)器和豎管，斜腿以及冷渣器等部位受結(jié)構(gòu)條件限制，在傳統(tǒng)烘爐方法中形成的烘爐“死角”。

（3）烘爐機(jī)燃料以輕油為主，也可燃?xì)怏w燃料或重油，燃燒穩(wěn)定，熱煙氣溫度能在200~450℃范圍內(nèi)調(diào)控足烘爐溫度和溫升速率的要求。

4、烘爐方案實(shí)施

（1） 爐膛：在9m運(yùn)轉(zhuǎn)層布置4只烘爐機(jī)，前后墻各2只，烘爐熱煙氣通入爐膛干燥爐膛下部耐火耐磨材料。

回料腿：在9m運(yùn)轉(zhuǎn)層布置2臺(tái)烘爐機(jī)，通過(guò)專用煙道，經(jīng)爐膛內(nèi)將烘爐熱煙氣分別引入兩個(gè)回料腿，再進(jìn)入分同料器，2個(gè)同料器各布置2臺(tái)烘爐機(jī)，由人孔門通入熱煙氣，經(jīng)回料器進(jìn)入分離器。

分離器入口：在爐膛出口入分離器的煙道布置1臺(tái)烘爐機(jī)，烘爐熱煙氣由三通煙道分別經(jīng)人孔門進(jìn)入兩個(gè)分離器。

分離器出口：在分離器出口至尾部豎井的水平煙道布置1臺(tái)烘爐機(jī)，烘爐熱煙氣由三通煙道分別經(jīng)人孔門進(jìn)入出口水平煙道。

冷渣器：在2臺(tái)冷渣器各接入1臺(tái)烘爐機(jī)（根據(jù)烘爐情況可以加烘爐機(jī)進(jìn)行）。

按上述布置，在整臺(tái)鍋爐的耐火耐磨材料部分均能得到烘爐機(jī)熱煙氣的直接烘干，無(wú)任何死角區(qū)。

（2）隔斷和煙氣出口

為使熱煙氣能集中加熱各部位內(nèi)襯材料，煙氣均自下而上的流動(dòng)，在爐膛出口處裝有隔墻，隔墻四周留出爐膛的煙氣進(jìn)入分離器入口；在分離器出口至尾部煙道處也裝上隔墻，阻止烘爐煙氣進(jìn)入不需烘烤的尾部煙道，留出1m2左右的開(kāi)孔，裝設(shè)帶擋板的臨時(shí)煙囪，作為烘爐煙氣的排出口。

（3）溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)選用

在熱煙氣烘爐過(guò)程中，耐火耐磨內(nèi)襯的熱惰性很大，準(zhǔn)確測(cè)定溫度變化較為困難；而相應(yīng)部位的煙氣溫度監(jiān)測(cè)試值可能有一定的波動(dòng)，但內(nèi)襯的溫度變化速率總是滯后的和較平緩的，取特定煙氣測(cè)點(diǎn)溫度的平均值作比較檢測(cè)內(nèi)襯溫度更為可靠。

在鍋爐烘爐過(guò)程中，測(cè)溫?zé)犭娕歼x用鍋爐上已有的測(cè)溫點(diǎn)，并要求熱電偶的熱節(jié)點(diǎn)伸出爐墻。具體選用測(cè)溫爐膛底部和中部各4個(gè)熱電偶、取8個(gè)測(cè)點(diǎn)的平均值來(lái)表征爐膛烘爐溫度。

同料器上方各1點(diǎn)，分離器進(jìn)口煙道各2點(diǎn)，出口各2點(diǎn)，作為分離器烘爐溫度參考值；取各個(gè)分離器的5個(gè)測(cè)點(diǎn)各個(gè)分離器的烘爐溫度控制值。

冷渣器則取每個(gè)冷渣器上的3個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)的平均值作為冷渣器的烘爐控制溫度。耐火耐磨材料在干燥過(guò)程中，80~200℃時(shí)析出游離水，在200~330℃時(shí)析出結(jié)晶水，當(dāng)耐火耐磨內(nèi)襯溫度高時(shí)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)固化，逐步達(dá)到耐火耐磨材料的性能，由于耐火耐磨材料密度大，內(nèi)襯具有相當(dāng)?shù)暮穸龋忠绯觥⒉⑹蛊潴w積達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)極為困難，干燥過(guò)程是烘爐的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)烘爐要求和經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，烘爐步驟：第一步為內(nèi)襯材料的干燥，即低溫烘爐；第二步為內(nèi)襯材料的燒結(jié)，即高溫烘爐。無(wú)焰烘爐主要是完全干燥，高溫烘爐在鍋爐初次投運(yùn)時(shí)啟動(dòng)油燃燒器來(lái)完成。

3.無(wú)焰烘爐實(shí)施溫控曲線

低溫烘爐主要要實(shí)現(xiàn)三個(gè)目標(biāo)：

（1） 使?jié)駹t墻在80-110℃緩慢、均勻排出游離水；

（2） 使?jié)駹t墻在250-330℃緩慢、均勻排出結(jié)晶水；

（3） 在300℃以上消除施工應(yīng)力、增強(qiáng)固化強(qiáng)度。

為此，制定低溫烘爐溫控曲線（見(jiàn)以下附圖）。

烘爐機(jī)調(diào)節(jié)方便，總的來(lái)看溫度控制平穩(wěn)，但實(shí)際實(shí)施中由于種種干擾，爐內(nèi)煙氣溫度仍有一定的波動(dòng)，一般允許煙氣溫度誤差在±25℃。火油燃燒器，高溫烘爐溫升速率可以快些，但仍然需要控制，而且在一些溫度點(diǎn)仍然要恒溫一段時(shí)間。

4、烘爐質(zhì)量檢驗(yàn)

經(jīng)商定采用模擬試塊，在爐內(nèi)各烘爐部位放置結(jié)構(gòu)與該部位相同的試塊；烘爐結(jié)束測(cè)試模擬試塊的殘余水分即為烘爐合格。實(shí)際烘爐效果為試塊最大水分在0.8%以下。

經(jīng)過(guò)結(jié)合鍋爐沖管高溫烘爐后再次檢查，爐墻內(nèi)襯無(wú)任何異常跡象；完成了試運(yùn)和驗(yàn)收投運(yùn)后再次檢查，爐墻無(wú)任何異常跡象。

實(shí)踐表明，烘爐的質(zhì)量良好，鍋爐烘爐分成二個(gè)步驟可行，特別是第一階段采用無(wú)焰烘爐法是成功的。

5、無(wú)焰烘爐法與傳統(tǒng)烘爐法的比較

與同類CFB鍋爐木柴加啟動(dòng)油燃器烘爐相比，無(wú)焰烘爐法顯示了巨大的優(yōu)勢(shì)，無(wú)烘爐死角，一臺(tái)爐子一般7.5-8天烘爐完成。

提高烘爐效果和耐火材料質(zhì)量效果。