锅炉耐磨耐火浇注料脱落的原因及预防

以绥化热电有限公司为例，该公司规划容量为6炉2机，工程分两期建设：一期是工程安装4炉2机，二期工程于后期完成总体设计。

选用130t/h高温高压绝热式循环流化床锅炉。

郑州驹达新材料科技有限公司总结出以下几点问题：
1 运行中出现的问题
经过两个取暖期的运行，4台循环流化床锅炉在炉内砌筑方面不同程度的暴露出许多问题（1）炉膛密相区耐磨耐火浇注料成鱼；磷状脱落，甚至裸露出销钉头，面积最大处105×210mm。

（2）U型回料阀立管出现多处环向裂纹，最宽处5mm左右。

U型回料阀斜料腿处非金属补偿器烧毁、窜灰。

（3）旋风分离器及旋风分离器出口烟道顶棚、旋风分离器入口烟道浇注料和耐火砖连接处出现大面积坍塌。

旋风分离器锥体面膨胀起拱。

此处，还存在多处耐磨耐火材料的磨损、开裂、凸起等现象。

2 问题的原因及解决方法
2.1 施工工艺不合理
（1）浇注料在搅拌时“灰水比”控制不好。

加水量过多，浇注料成型后材料内部气孔率高，材料强度降低，自然凝固时间过长，养生时间加长。

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，强度也将大大降低。

（2）搅拌时间和振动时间控制不好。

搅拌时间太短，材料混合不均匀，不密实，强度较低；浇注料的浇注应采用震捣机分层进行震捣。

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。

浇注料拌和后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℃以上的环境下进行，因为温度太低，材料不易凝固，即使凝固，也是一种假凝现象，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。

浇注料还没有硬化就进行脱模。

应在浇注料强度能保证及其棱角不因脱模受损坏时，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，浇筑前所有模具的浇注面均应涂一层机油。

（4）浇注料养生时间控制不好。

锅炉砌筑完后要有足够的自然干燥期，使耐火层中大部分水分能析出，防止烘炉时大量水分不能及时排除，使耐火层爆裂和脱落。

（5）烘炉质量控制不好。

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（足够的养生期）才能进行。

烘炉原则“宜长不宜短，宜慢不宜快”。

要按事先制定的烘炉曲线进行，升温速度要均匀平稳，控制好恒温时间及温度，保持温度波动不大于±20℃。

防止升温过快，水分不能及时排除，冲破耐磨耐火层；其次防止耐火耐磨层内温度梯度过大，产生巨大热应力，使耐磨耐火层开裂、凸起、脱落。

耐磨耐火材料层外钢壳（如返料腿、旋风分离器锥体）开排汽孔过少，也是不容忽视的因素。

2.2结构设计不合理和浇注料质量差
2.2.1耐火耐磨结构设计不合理
（1）耐火耐磨材料膨胀缝设计不合理。

环向、纵向膨胀缝设计数量不够。

锅炉运行后，耐磨耐火材料受热、体积膨胀，互相挤压、产生裂纹。

旋风分离器入口烟道耐磨耐火浇注料和耐火砖链接处膨胀缝由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，防止锅炉灰贯穿，冲刷保温层。

膨胀缝填充材料要求两侧有牛皮层耐火纤维毡，防止耐火泥浆浸入填充材料内。

环向膨胀缝设计间隔由1500mm改为1000mm。

分离器出口烟道和分离器锥体等大面积区，浇注面由（2.5×2.5m）改为小面积的方块（1.5×1.5m）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。

（2）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。

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2.5m，达到浇注料分层卸载。

（3）锅炉内Y型抓钉的形状需改进，材质耐热性要强。

制做夹角60~80°为最佳，保证抓钉顶部形状，才能增强抓钉对浇注料的抓捉力。

抓钉、布风板、排渣管、风管是金属材料，受热后膨胀系数远大于耐火材料的膨胀系数，如果不进行预处理，金属与耐火材料的接触面上就会形成网状裂纹，导致开裂、脱落。

耐火材料接触金属表面要清楚油污及灰渍并均匀涂以1mm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沥青油。

2.2.2耐火耐磨材料质量不过关
（1）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，这样，即使骨料有着相当优异的耐磨性能也是没用的。

最佳的耐磨材料是基质和骨料以相同的速度被磨蚀。

（2）耐磨耐火材料过了保管期限，材料失效，部分材料保存不当，受潮变质，也能造成锅炉砌筑质量不合格。

3.预防措施
针对上述情况，为保障工程质量，在绥化热电二期工程建设中，我们还采取了以下措施：（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。

严格控制材料施工工序、工艺和质量，关键工序进行全过程旁站质监。

（2）和锅炉生产厂家、砌筑单位共同分析研究。

在浇注料中适当加入钢纤维，改善耐火耐磨层的整体性能。

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爆裂和脱落。

在锅炉顶棚容易坍塌的部位用直径6mm的1Cr13的钢筋焊接加固，增加抓钉的拉伸强度，钢筋长度不超过0.5m，间隔性进行加固，采用“[”形式和顶棚版焊接，或者和Y型抓钉的V字口焊接。

（3）对施工现场的砌筑材料进行抽检。

性能要达到规定（特别是高强度、高耐磨性、耐热性、抗热震稳定性、抗爆裂性等性能指标）。