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在 CFB 鍋爐的燃燒工況下， 固體顆粒對(duì)受熱面的磨損， 一直是制約 CFB 鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。CFB 鍋爐內(nèi)存在不同方向、不同速度、不同角度、不同濃度的氣流、射流和氣泡，它們以各種形式作用于內(nèi)表面，加之腐蝕性氣體和其它介質(zhì)的存在， 形成了復(fù)雜的磨損過(guò)程。對(duì)鍋爐進(jìn)行維護(hù)的主要方法就是在某些區(qū)域敷設(shè)耐磨耐火材料， 用以保護(hù)受熱面。在還原性條件下， 耐磨耐火材料比鋼耐磨，耐磨材料就是防止磨損、成本低廉的阻隔層， 用以保護(hù)鍋爐的安全可靠運(yùn)行。
CFB 鍋爐在高溫下運(yùn)行， 爐內(nèi)溫度變化較為頻繁， 造成循環(huán)熱沖擊。同時(shí)， 爐內(nèi)存在大量高速運(yùn)動(dòng)的高溫固體粒子，不斷沖刷受熱面， 因此需要敷設(shè)耐磨耐火材料來(lái)保護(hù)， 本文僅介紹向火側(cè)( 煙氣側(cè)) 的耐磨耐火材料。
CFB鍋爐耐磨材料的種類(lèi)及性能
1. 1 耐磨耐火材料的種類(lèi)
循環(huán)流化床鍋爐耐磨耐火材料簡(jiǎn)介
耐磨耐火材料按其供貨狀態(tài)可分為定形材料和不定形材料， 按作用可分為三類(lèi): 耐磨耐火材料( 包括磚、澆注料、可塑料和灰漿) ; 耐火材料( 包括磚、澆注料和灰漿) ; 耐火保溫材料( 包括磚、澆注料和灰漿) 。
A 定形材料
1) 耐磨耐火材料( 高密度耐火材料) : 硅鋁磚類(lèi)( 硅磚、耐火土磚、高鋁磚) 、鋯硅磚、非氧化物磚類(lèi)( 碳磚、硅碳磚) 、鎂鈣鉻磚類(lèi)和電溶鎂類(lèi)產(chǎn)品( 鎂磚、鉻鎂磚、鉻磚、白云石磚) 。
2) 保溫材料: 耐火保溫磚、保溫磚、保溫塊、陶瓷纖維。
B 不定形材料
不定形材料有澆注料、抹壓料、可塑料、修補(bǔ)料、槍噴式料、投注式料、振動(dòng)料、灰泥涂抹料等。從形態(tài)上分為粉沫、泥、粘團(tuán)。
1. 2 耐磨耐火材料的性能
耐磨耐火材料是在高溫下不易損壞和變形的特殊產(chǎn)品， 為防止煙和飛灰磨損， 在一些易磨損部件的內(nèi)部鋪設(shè)了耐磨材料， 正確地選擇和安裝這些耐磨材料是至關(guān)重要的，它能夠保證系統(tǒng)長(zhǎng)期的性能， 減少耐磨材料的脫落和維修的次數(shù)。
耐磨耐火材料在化學(xué)成分上主要由鋁、硅化合物組成， 總含量占 80% ～ 95% 。
在 CFB 鍋爐中， 為了承受環(huán)境所帶來(lái)的影響， 耐磨耐火材料必須具備一定的耐火度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗熱震性及足夠小的線(xiàn)變化率。耐磨耐火材料的理化指標(biāo)主要由以下幾個(gè)方面:
A 耐火度
耐火度是指耐磨耐火材料在無(wú)外力作用時(shí)在高溫下抵抗熔化的能力。耐火度通常也用最高使用溫度表示， 是指材料在該溫度下煅燒 5h 后線(xiàn)變化率不大于 1. 5% 的溫度。
表1 常見(jiàn)耐火原料及耐火制品的耐火度
B 體積密度
體積密度， 也稱(chēng)容重， 是指耐磨耐火材料單位體積的質(zhì)量， 可反映出耐火材料的致密程度， 單位為kg /m3。
C 導(dǎo)熱系數(shù)
導(dǎo)熱系數(shù)是指單位溫度梯度下， 單位時(shí)間內(nèi)耐磨耐火材料通過(guò)單位垂直面積的熱量， 單位為W /( m. K) 。耐火材料導(dǎo)熱系數(shù)的大小不僅與其用途有關(guān)，而且也是直接影響制品熱震穩(wěn)定性的重要因素。
D 熱震穩(wěn)定性
熱震穩(wěn)定性是指耐磨耐火制品抵抗溫度急劇變化而不被破壞的能力， 也稱(chēng)抗熱震性、抗溫度急變性、耐急冷急熱性。耐火材料在使用過(guò)程中， 經(jīng)常會(huì)受到環(huán)境溫度迅速變化的影響，導(dǎo)致材料產(chǎn)生裂紋、剝落甚至崩潰。影響熱震穩(wěn)定性的因素包括材料的熱膨脹率、導(dǎo)熱系數(shù)及材料的組織結(jié)構(gòu)、制品的形狀及顆粒組成等。
E 線(xiàn)變化率
線(xiàn)變化率是指耐磨耐火材料在單位溫度變化下長(zhǎng)度的不可逆變化量與原長(zhǎng)度的比值， 以百分率表示， 也稱(chēng)線(xiàn)脹系數(shù)。是耐火材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和膨脹縫設(shè)計(jì)的依據(jù)之一，線(xiàn)變化率過(guò)大， 耐磨耐火材料易剝落。
α = ( L2 - L1) /L1
式中: L1 為試樣在室溫下的長(zhǎng)度， mm; L2 為試樣加熱至試驗(yàn)溫度 t 時(shí)的長(zhǎng)度， mm。
F 常溫抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度
抗壓強(qiáng)度， 通常指常溫下的耐壓強(qiáng)度， 是常溫下耐磨耐火材料在單位面積上所能承受的極限壓力， 若超過(guò)此值， 材料就被破壞， 抗壓強(qiáng)度主要表示耐火材料的燒結(jié)、結(jié)合情況及與組織結(jié)構(gòu)相關(guān)的性質(zhì)，是耐磨耐火材料檢驗(yàn)的常用項(xiàng)目， 也有稱(chēng)冷壓強(qiáng)度?？箟簭?qiáng)度的計(jì)算公式:
CCS = F /A
式中: CCS 為抗壓強(qiáng)度， 單位 MPa; F 為材料所能承受的極限壓力; A 為材料的受壓面積。
耐磨耐火材料在使用時(shí)， 除承受壓應(yīng)力外， 還要承受拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力的作用。抗折強(qiáng)度， 通常指常溫下的抗折強(qiáng)度， 是指試樣在室溫下受到彎曲負(fù)荷作用而斷裂時(shí)的極限應(yīng)力，其單位為 MPa。
抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度取決于結(jié)合劑及其外加劑的種類(lèi)和用量， 也受原材料純度、配比、拌合用液體數(shù)量、施工方法和養(yǎng)護(hù)方法等因素的影響。
G 耐磨指數(shù)
將 1 磅重的石英砂以一定的速度向耐磨材料噴射， 所磨掉的耐磨材料的量稱(chēng)為耐磨指數(shù)， 其單位為: g /cm2。通常耐磨指數(shù)是衡量耐磨澆注料、耐磨磚耐磨性的重要指標(biāo)。
CFB 鍋爐耐磨材料的設(shè)計(jì)
2. 1 耐磨材料破壞的原因
在 CFB 鍋爐內(nèi)， 一方面， 大量高速運(yùn)動(dòng)的高溫固體粒子不斷沖刷耐磨材料而使其破壞， 另一方面， 因爐內(nèi)溫度波動(dòng)、熱沖擊及機(jī)械應(yīng)力等造成耐磨材料產(chǎn)生裂紋和剝落，同時(shí)， 堿金屬等的滲透也易造成耐磨材料的失效和破壞。
2. 2 耐磨材料的設(shè)計(jì)
在 CFB 鍋爐中，易磨損區(qū)主要包括水冷壁及爐膛內(nèi)布置的受熱面、分離回料系統(tǒng)、尾部煙道入口及排渣系統(tǒng)。使用耐磨材料的主要區(qū)域包括爐膛密相區(qū)、爐內(nèi)屏式受熱面下部區(qū)域、爐膛出口、分離器、料腿、回料閥、分離器出口煙道及尾部對(duì)流煙道。
考慮到以上磨損的特點(diǎn)、耐磨材料的物理性能及施工特點(diǎn)， 一般采用單層或多層耐磨耐火材料的敷設(shè)。單層敷設(shè)的部位包括水冷壁、屏式受熱面、水冷隔墻、雙面水冷壁、汽冷分離器等薄襯里處，用 φ6或 φ10 的圓柱銷(xiāo)釘( 或 Y 型 V 型銷(xiāo)釘) 將耐磨耐火澆注料支撐在管壁煙氣側(cè)。薄襯里更能經(jīng)得起鍋爐起停時(shí)的快速熱沖擊，同時(shí)， 為增強(qiáng)其剛性及沖擊能力，需在澆注料中增加不銹鋼纖維。厚襯里分為兩層或三層，煙氣側(cè)為耐磨耐高溫的耐磨耐火磚砌筑或耐磨可塑料澆注而成，內(nèi)襯的保溫材料目的是減少熱損失，降低殼體溫度。
耐磨耐火材料的施工和維護(hù)
3.1 膨脹縫的設(shè)置
定型耐磨材料在施工過(guò)程時(shí)通過(guò)托板分層卸載并將荷載傳遞到外殼鋼板上， 由于線(xiàn)脹系數(shù)的不同， 膨脹縫的設(shè)置十分關(guān)鍵。施工縫也是膨脹縫， 對(duì)于澆注料面積過(guò)大的區(qū)域，應(yīng)交替施工， 塊與塊之間留好施工縫， 施工縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)布置。
3.2 金屬錨固件的處理
因金屬材料與耐磨材料受熱后線(xiàn)脹系數(shù)的差異， 在耐磨耐火材料施工前， 必需在金屬材料( 包括銷(xiāo)釘， 托板及管子) 表面涂瀝青， 涂刷瀝清是在澆注料與受熱面之間留有一定的間隙， 運(yùn)行時(shí)受熱面熱膨脹差不會(huì)對(duì)耐磨材料造成破壞。
3.3 振搗
澆注料施工必不可少的程序“振搗”， 如果振搗不足或不到位， 則耐磨澆注料密度不能達(dá)到要求或不均勻， 都可造成澆注料強(qiáng)度不足， 難以起到防磨作用， 難于施工的位置模板應(yīng)盡量小些。
3.4 耐磨耐火材料的熱養(yǎng)生
由于無(wú)基礦物質(zhì)原料含有一定的水份， 在配制成澆注料過(guò)程中又加進(jìn)了一定量的水做溶劑，這些水份需要通過(guò)自然干燥及熱養(yǎng)生將水份排出， 因耐磨耐火澆注料的致密度較高，其結(jié)晶水又在其分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部， 所以熱養(yǎng)生烘爐是需要足夠時(shí)間的過(guò)程。雖然熱養(yǎng)生采用可控溫?zé)釤煔怵B(yǎng)生， 但養(yǎng)生時(shí)鍋爐受熱面還是要加水來(lái)保護(hù)其安全。通常熱養(yǎng)生的升溫曲線(xiàn)由材料供應(yīng)商提供，或由供應(yīng)商認(rèn)可的升溫曲線(xiàn)來(lái)進(jìn)行。熱養(yǎng)生后，所有在密封盒上開(kāi)的澆注孔需要封閉并且焊好，所有為熱養(yǎng)生開(kāi)的蒸汽通道均應(yīng)封焊。
結(jié)束語(yǔ)
為滿(mǎn)足機(jī)組安全運(yùn)行， CFB 鍋爐耐磨耐火材料應(yīng)具備以下性能: 較高的常溫與熱態(tài)強(qiáng)度; 較低的磨損量; 優(yōu)良的抗侵蝕性; 良好的高溫體積穩(wěn)定性。關(guān)于循環(huán)流化床鍋爐用耐磨耐火澆注料目前大都是執(zhí)行YB/T 4109-2002的標(biāo)準(zhǔn)。里面對(duì)耐磨耐火澆注料分為三個(gè)指標(biāo)牌號(hào)，NMJ-1、NMJ-2和NMJ-3三種。對(duì)應(yīng)的鋁含量分別為60、65和70.但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可能會(huì)需要根據(jù)不同的生產(chǎn)狀況、不同的部位來(lái)對(duì)各項(xiàng)理化指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
評(píng)論區(qū)
