CFB锅炉耐磨耐火浇注料脱落原因及其预防措施

CFB锅炉浇注料脱落事故发生部位

 

经过十个月的运行，锅炉在炉内砌筑方面发现以下问题：

 

(1)炉膛密相区耐磨耐火浇注料称鱼鳞状脱落，甚至裸露出销钉头，面积最大处105mm×210mm。

 

(2)U型回料阀立管出现多处环向裂纹，最宽裂纹5mm左右。U型回料阀出口与炉膛之间的回料管非金属补偿器局部烧损，并发生窜灰。

 

(3)中置式旋风分离器出口烟道预棚、入口烟道浇注料和耐火砖接缝处出现浇注料坍塌，分离器锥体面表面局部膨胀起哄。

 

此外，在其他部位还发现多处耐磨耐火材料磨损冲刷、开裂、凸起等现象。

 

3 存在问题的原因及技术改造措施

 

原因之一：筑炉施工工艺不合理，是导致锅炉浇注料脱落事故发生的重要原因之一。

 

①浇注料在搅拌时“灰水比”控制不当。

 

在施工过程中，浇注料配制时灰水比例要严格控制。如果加水量过多，浇注料成型后材料内部气孔率高，材料强度大大降低，特别是低温环境时，自然凝固时间加长。加水量太少，材料流动性不好，振动不密实，容易留下气孔、洞穴等，浇注料强度也将大大降低。

 

②搅拌时间和浇注料振捣时间控制不当。

 

浇注料在浇注时应采用振捣机分层进行振捣。搅拌时间太短，材料混合不均匀;振动时间过长，材料易产生分层，细粉浮在表面，骨料沉在底部，导致材料强度降低易剥落。浇注料拌合后30min内用完，宜一次浇注到所规定的厚度和高度。浇注料施工应在≥5°以上环境温度进行，温度太低材料不易自然凝固，或出现“假凝”现象。浇注料一般应连续进行浇注，在前一层浇注料初凝前，应将下一层浇注料浇注完。如施工间隙超过其初凝时，应按施工缝要求进行处理。

③脱模时间控制不好。

 

浇注料还没有硬化不能进行脱模，应在浇注料强度能保证其棱角不因脱模受损时，方可拆除。承重模板：应在浇注料达到强度的70%时方可拆模。为便于脱模，浇注前所有模具浇注面均应涂一层机油。

 

④浇注料养护时间控制不当

 

锅炉砌筑完工后，要有足够的自然干燥期，以便使耐火层中大部分水分析出，避免烘炉时大量水分不能及时排出导致耐火层开裂和脱落。

 

⑤烘炉升温速度和温度梯度控制不当。

 

其主要原因是主观上对烘炉的重要性认知不到位。

 

(1)烘炉是将炉衬材料中自然干燥无法排除的游离水和结晶水排除，同时对浇注料进行高温固化以达到一定的强度。烘炉之前，炉衬材料必须要有一定的自然强度。炉衬之前，炉衬材料必须要有一定的自然强度(足够的养生期)，才能进行。

 

(2)烘炉原则“宜长不宜短，宜慢不宜快”。窑按事先制定的烘炉曲线进行，升温速度要均匀平稳，要控制好恒温时间、恒温温度，并保持温度波动不大于±20℃，防止烘炉过程中升温过快，料层中产生的水分不能及时排出，造成内存水汽压力过高而冲破耐磨耐火层导致裂纹。此外，烘炉时温度梯度也不能过大，以免产生巨大热应力，使耐磨耐火层开裂、凸起、脱落。

 

(3) 耐磨耐火材料层的外钢壳(如返料腿、旋风分离器锥体)排汽孔预留过少时，烘炉过程中耐火层内水气外排受阻，耐火层因水汽只能内排造成爆裂和脱落，也是不容忽视的重要因素。

 

原因之二：耐火防磨结构设计部够完善，或耐磨耐火浇注料质量存在问题，是导致锅炉砌筑质量不合格的又一原因。

 

①耐火耐磨材料膨胀缝设计不合理。由于环向、纵向膨胀设计数量不够或其它原因，导致锅炉耐磨耐火材料受热后体积膨胀，互相挤压，产生裂纹。

 

(1)旋风分离器入口烟道耐磨耐火浇注料和耐火砖连接处膨胀缝考虑浇注因素适当加宽，由5mm改为10mm,预留充分的间隙来满足膨胀要求。膨胀缝改为Z字形，防止缝隙直接贯穿，造成炉灰冲刷保温层。膨胀缝填充材料要求两侧有牛皮纸层耐火纤维毡，防止水泥将直接浸入填充材料内，固化并占据膨胀填充材料的膨胀空间。环向膨胀缝设计间隔由1500m改为1000mm。

 

(2)分离器出口烟道和分离器锥体等大面积区，浇注面由(2.5m×2.5m)改为小面积的方块(1.5m×1.5m)一次成形砌筑，同时设置膨胀缝，膨胀缝宽度≤3mm，填充材料要求刚性强的胶合板，防止振捣时变形。锅炉运行后，胶合板高温烧毁，空间变成膨胀缝。

 

(3) 旋风分离器筒体沿高度方向设有砖衬支撑托板，以达到砖砌墙分层卸载的目的，通过对筒体实际耐火砖重量计算，设计一层托板达不到卸载的目的，根据现场实际情况支撑托板改为二层布置。

 

(4) 返料器立管耐磨耐火浇注料托板由3层改为4层布置，间距缩小为2.5 m，达到浇注料分层卸载。

 

② 抓钉形状和钉腿强度需要改进。

 

(1) 锅炉内Y型抓钉的形状需要改进。密实程度不够，抓钉材质耐抓钉腿最佳夹角为60° ~ 80°之间，两钉腿头部各煨制10mm水平段，这样才能增强抓钉对浇注料的抓捉力。

 

(2) 锅炉内的抓钉均焊接在布风板、排渣管、风管等金属板上，抓钉受热后的膨胀系数远远大于耐火材料的膨胀系数。如果抓钉不进行涂沥青预处理，直接与耐火材料浇注接触，在金属材料与耐火材料的接触面上势必会形成网状微裂纹，导致耐火材料最后开裂、脱落。耐火材料接触金属表面要清除油污及灰渍并均匀涂以0.5mm以上的沥青。要保证沥青的浓度和涂抹厚度，坚决杜绝用沥青漆代替浙青油做抓钉涂层漆料。

 

③ 耐火耐磨材料质量不过关或保管不善。

 

耐磨材料的骨料与基质的匹配性和结合性，对材料的耐磨性具有重要影响：骨料与基质失配会导致成型后材料本体出现裂纹;而骨料与基质的结合性差，则会导致冲刷时基质先被冲蚀，然后骨料被孤立出来，进而脱落。保证骨料和基质的质量，选用合适的结合剂和添加剂至关重要。不同的材料生产厂家，有不同的配料方式，但对用户来说：最终要保证耐磨耐火材料的各项性能指标，保证材料质量过关，满足锅炉各部位运行工况和膨胀指标的要求。

 

此外，耐磨耐火材料过了保管期限(3 ~ 6个月，一般不超过3个月使用效果最佳)，材料失效，部分材料保存不当，受潮变质，也会造成锅炉砌筑质量不合格。

 

热性要强。

 

4预防办法

 

针对上述情况，应采取以下预防办法：

 

(1) 在耐磨耐火材料选型方面，根据CFB锅炉不同部位对耐磨性的要求，采用不同性能的耐磨耐火材料。施工中要加强管理,严格控制材料施工工序、工艺和质量，关键工序进行全过程跟踪监督。锅炉施工前应编制《循环流化床锅炉砌筑施工质量检验及评定标准》。

 

(2) 和锅炉生产厂家、锅炉砌筑单位共同分析研究。

 

在浇注料中适量加入钢纤维，改善耐火防磨层的整体性能。另外适量加棉质纤维，棉质纤维在烘炉过程中会烧失，留下许多非贯通的孔隙。这些孔隙能使烘炉过程中产生的水蒸汽顺利排出，防止耐火防磨层因水气不出去而产生裂纹和脱落。

 

(3) 在锅炉顶棚容易坍塌的的部位，用0 6mm、材质为1Cr13的钢筋焊接做加固处理，以增加抓钉的拉伸强度。加固筋长度不超过0.5 m，距浇注层外表面2535 mm，进行间断性焊接加固，加固筋采用“[”字形式和顶棚板焊接，或者和“Y”字型抓钉的V字口焊接。

 

(4) 对到达施工现场的砲筑材料要进行抽检。性能指标要达到《火力发电厂锅炉耐火材料技术条件》的规定(特别是材料强度、耐磨性、耐热性、抗热震稳定性、抗爆裂性等性能指标)。

 

(5) 根据《耐磨耐火材料的堆放、取样、验收、保管和运输规定》，耐火材料与保温材料应分类堆放。堆放区域应有防雨、防潮设施。