流化床锅炉炉墙结构及耐火材料

循环流化床锅炉炉墙耐火材料的选用淄博耀东耐火材料有限公司翟书伦摘 要：本文阐述了循环流化床锅炉运行时各部位的工作条件并据此提出对耐火材料内衬的要求及选用，并着重介绍了关键部位施工方法。

关键词：循环流化床锅炉运行、耐火材料选用、施工方法。

循环流化床锅炉是一种高效率低污染的新型锅炉，它具有适应煤种广泛，能烧劣质煤，带负荷能力强，燃烧稳定的特点。

并且它的低温燃烧特性，能有效的遏止氮氧化物的排放，加烧石灰石能炉内脱硫，因此，它是纯凝气式小电厂改造为综合利用型电厂的必选炉型，也是新上热电厂的必选炉型。

但是这种炉型特殊的炉墙内衬对耐火材料提出了很高的要求，如果你一旦选定该炉型或是要将旧炉型改造为这种炉型，同时要对炉墙内衬有一定的了解。

一般的循环流化床锅炉炉墙分为点火器、点火风道、风室、燃烧室、炉膛出口烟道、旋风分离器（或其它形式的分离器，如槽形分离器、百叶窗分离器等）料腿、返料器、回料管、过热器前烟道炉顶及尾部烟道等部位。

现在根据各部位结构特点及运行环境分别介绍：一、点火器、点火风道及风室目前这一部分有两种设计：一是床上点火；二是床下点火。

一般35t/h以下炉型设计为床上点火形式，则不设点火风道而风室一般设计为绝热风室。

75t/h以上炉型设计为床下点火形式，则设计有点火器及点火风道而风室一般设计为水冷风室。

这两种风室形式对耐火材料的要求是一样的，因为此处的升温迅速温差变化较大，点火处的瞬时温度高达1200℃-1400℃，因此，该处选用抗热震性能较好的浇注料。

我公司HF-130和TA-2型耐火浇注料抗急冷急热能力强（具体指标见表一），我公司施工过的炉子，此处多选用这种材料，其良好的热稳定性证明用在该处极为适合。

锅炉大型化后点火器对耐火材料的要求更高，因为大型锅炉130t/h以上的锅炉点火器的喷油咀加大，油泵压力增高，油枪流量相对加大，升温更迅速，点火方式更复杂，主要是点火风分成几级送风，对耐火材料的抗热震稳定性要求更高，对耐火度也有提高，为适应循环流化床锅炉大型化的要求，我公司研制出一种抗热震稳定性好、耐火度高、防爆裂、抗剥落更好的抗热震浇注料，这种材料已经用于济锅-130t/h、哈锅-130t/h、东锅-130t/h、济锅-240t/h、哈锅-460t/h等炉上，使用情况良好。

床下点火形式的点火风道施工的关键是点火器内留好通风口，不能堵塞，否则通风不良将使点火器过早烧坏变形。

水冷风室或绝热风室，最好能在与上段水冷壁对接前施工，这样可以在地面翻身，施工方便，且能保证质量。

如果施工时不允许在下面施工，则在对接后，将风室顶面的浇注料改为可塑料施工。

这样可以保证顶面的施工牌号指标HF-130 TA-2 TA-1项目AI2O3% ≥60 50 85体积密度g/cm3≥ 2.4 2.5 2.9耐压强度Mpa ≥70 60 130 热稳定性次≥（1000℃水冷）20 40 40 最高使用温度℃1550 1550 1790质量。

这两处的厚度一般设计为：浇注料δ80，外保温用硅酸铝纤维毡δ180，外面δ20抹面层，总厚度280mm。

表一：二、燃烧室燃烧室是循环流化床锅炉比较重要的部位，这里炉墙集中了燃料燃烧的必需条件，有风帽、进煤口、返料口、二次风口。

这里的工作温度为800-1000℃，流化速度为4-6m/s，虽然流化速度不高，但这里为浓相区且粒度大，磨损严重，因此这里的炉墙要选用高强耐磨浇注料，要求内衬材料强度高，耐磨性好，不裂纹、抗剥落，目前国内循环流化床锅炉卫燃带的设计有两种：一种使用不定型耐火材料，如浇注料、可塑料、自流式浇注料等。

济锅炉型一般设计为δ60mm厚的浇注料，上锅、哈锅同济锅一样，而川锅、东锅一般设计为δ55mm厚的可塑料，无锅则设计为δ60mm厚的自流式刚玉浇注料，而另一种使用定型耐火材料，即为护瓦形式的用焊于水冷壁鳍片上的螺栓固定护瓦，护瓦材料为炭化硅结合氮化硅以巴威公司、北京锅炉厂和唐山锅炉厂等采用德国技术的厂家为代表，两种设计对材料的要求是一样的，耐磨不脱落。

我公司的HF-160高强耐磨浇注料、刚玉质自流浇注料、以及为锅炉大型化而研制刚玉质钢纤维浇注料，用于此部位，完全满足该部位性能要求，尤其是用于大型锅炉的刚玉质钢纤维浇注料，1000℃耐压强度达到175Mpa，耐磨性＜4cm3，已经用于济锅130t/h、240t/h、哈锅130t/h、川锅130t/h和东锅130t/h、哈锅460t/h的卫燃带，有的已运行四年，停炉检查，只发现有轻微磨损，使用情况非常好。

燃烧室卫燃带施工有两处关键：１、卫燃带最上部：厚度为δ80的浇注料施工到上部往往要留下一个台阶，这个台阶最为有害，因为流化的物料回落时沿着水冷壁管壁回流，因为是气固两相流，一旦遇到阻力便改变方向，在改变方向的部位形成一个小旋涡，这个小旋涡对水冷壁管造成很大的磨损，慢则半年，快到三个月，便会磨穿水冷壁管，造成泄漏而被迫停炉。

因此施工到此时，一定要将台阶去掉，做成与水冷壁面一个圆滑的过渡，避免出现旋涡，防止磨损。

２、卫燃带四角相接处：施工时两块模板成直角对接，如果对接不严，会造成漏浆，拆掉模板后，漏浆便在夹角处形成一个小楞，这个小楞非常有害，在这形成的涡流磨损两根管子，因此施工拆模时，一定要将这个小楞去掉，否则非常有害。

另外，给煤口、返料口、二次风口这里的燃烧强度高于其它部位，如果这里炉墙做的不好，会在这里形成结焦，因此做此处炉墙时，一定要保证它们之间的圆滑过度。

这里炉墙的典型设计为：浇注料δ80，外部保温δ180硅酸铝纤维毡，最外δ20挂铁丝网抹面层，炉墙总厚度δ280。

表二：注：１、MSWI-1为耐酸浇注料，用于垃圾焚烧炉。

牌号指标项目 HF-160 MSWI-1 ZL-1 GXW-160AI 2O 3 含量 % ≥75 75 75 80 体积密度 g/cm 3 ≥2.8 2.75 2.75 2.9 常温耐压强度1000×3h ℃120 120 100 175 常温抗折强度1000×3h ℃％15 15 12 11.7 燃后线变化率1000×3h ℃％±0.2 ±0.2 ±0.3 ±0.17 耐磨性 , cm 3 , ≤5 56 3.8 热稳定性 , 次 , ≥(1000 ℃水冷)25 25 20 30 最高使用温度 ≥℃ 1650 1650 1650 1650２、ZL-1为自流浇注料，用于大型CFBB薄壁内衬。

３、GXW-160为钢纤维浇注料，用于大型CFBB水冷或汽冷分离器内衬。

三、炉膛出口至分离器烟道：该处的结构为：在炉膛后水冷壁开孔，至分离器构成一方形渐缩烟道，该处工作温度900-1000℃，因该处流通面积减少，烟速加快达到15-20m/s，且灰浓度高，磨损严重，因此选用高强耐磨浇注料HF-160或钢纤维耐磨浇注料GXW-160。

钢纤维耐磨浇注料是我公司专为循环流化床锅炉大型化而研制的一种新型材料，是耐磨浇注料的换代产品，这种产品强度高，耐磨性能好，膨胀性好，能自身弥补与钢材膨胀系数不一致的问题。

炉膛出口在设计时往往要加膨胀节，有的厂家设计为柔性膨胀节，有的厂家设计为钢性套筒式膨胀节，这两种膨胀节在施工时都有一个共同的问题，就是耐火材料内衬与膨胀节对接的问题，这是施工的一个关键，如果施工不好会在这里泄漏，我公司在施工时，预留膨胀缝，而且将膨胀缝留成迷宫型，保证了此处的严密性。

此处的典型设计为内衬材料δ80，两层保温δ280，总厚度δ360。

四、旋风分离器分离器有多种形式，以前流行的设计有：旋风分离、惯性分离、百叶窗分离、平面流分离以及槽形分离多种形式，而目前的高温分离大都采用旋风分离，因此，这里只对旋风分离器的炉墙形式做一介绍。

高温旋风分离器分为绝热式和水冷式（或汽冷式）下面对这两种分离器的炉墙形式分别介绍：（一）绝热式高温旋风分离器：该分离器炉墙分为直筒段、锥体段、料腿段、返料器段及回料管段。

１、直筒段该处是循环流化床锅炉最重要的部位，是烟气入口冲刷最严重的地方，尤其在切线方向120°角的范围内，俗称“靶区”，该处的炉墙设计多为耐磨砖，早期设计为ＰＡ砖，目前随着人们对循环流化床锅炉认识的提高，对这一部位炉墙的设计改为高强耐磨砖，我公司更是结合这一部位的磨损特点，研制出了耀东１号（YD-1)、耀东２号（YD-2）、及耀东３号（YD-3)（性能见表３）尤其是YD-1砖，其抗压强度达到150Mpa ，耐磨性＜4cm 3，这种砖用于山西华鑫集团3＃炉旋风筒内，一年后检查未发现有磨损痕迹。

为什么单提山西华鑫集团呢，因为该厂选用燃料为：原煤加30-40%造气炉渣。

造气炉渣是一种小焦碳粒，磨损非常严重，以前3#炉选用的是其它厂家的PA 砖，运后半年后便磨出一道很深的槽沟。

但选用我公司YD-1砖后，未发现磨损，足见其耐磨性非常好。

我公司在此部位的施工方法是：在“靶区”用YD-1型砖，其它部位用YD-2型砖。

我公司已施工200多台75t/h 循环流化床锅炉，该部牌号指标项目 YD-1 YD-2 YD-3 YD-4AI 2O 3, %85 8 75 60 体积密度 , g/cm 3 , ≥3.10 2.90 2.75 2.55 显气孔率，%18 19 20 21 ?湍脱骨慷龋, MPa , ≥150 120 80 50 耐磨性 , cm 3 ,≤4 6 8 10.0 热稳定性 , 次 , ≥(1000, ℃水冷) / 25 25 25位使用的都是这种方法，投入运行后情况良好。

表三：在直圆筒段的中心设计有中心筒，即上排气口。

中心筒顶即旋风筒顶部，这里是循环流化床锅炉炉墙最容易出问题的地方，原因是这里磨损最严重，炉顶结构最复杂，选料不对或施工方法不当都会很快出问题。

我们做过统计，这个部位出问题占炉墙事故的30%-40%，因此这是一个非常重要的部位。

这个部位的典型设计是：防磨内衬厚δ120，第二层轻质浇注料δ120，第三层硅酸铝纤维毡δ120，总厚度360mm。

防磨内衬选用HF-160高强耐磨浇注料。

施工的关键是二个部位：一是旋风筒顶与中心筒的交接，我们的施工方法为：在浇注顶之前，预先在中心筒圆周贴一层δ30硅酸铝纤维毡，浇注顶时将其压缩至15-20mm，以保证顶部浇注料与中心筒筒体（材料为不锈钢）膨胀不一致的密封。

其二是直圆筒墙与顶部浇注料的交接，我们的施工方法是砌砖到顶部时，留一形口，填硅酸铝纤维毡，再浇注顶部，填料保证砖墙与浇注料顶的膨胀密封，经我们这样处理，未再出问题。

２、旋风分离器锥体此处的工作温度为900-1000℃，烟气流速略有降低，此处炉墙设计分为三层，最内层为耐磨耐火浇注料，第二层为轻质保温混凝土，第三层为硅酸铝纤维毡，总厚度为360mm，这里的耐火材料选用我公司的HF-160高强耐磨浇注料（性能在前已有介绍）。