循環(huán)流化床鍋爐耐火材料內(nèi)襯的 工作環(huán)境和損毀

     循環(huán)硫化床鍋爐燃燒技術(shù)，是目前公認的清潔煤燃燒技術(shù)。它具有環(huán)保和經(jīng)濟兩大優(yōu)勢所決定：（1）燃燒效率高，燃料在爐內(nèi)擾動和停留時間長，燃料得以充分燃燒;（2）燃燒溫度低，約800~900℃，采用分級送風(fēng)，大大降低NO1排放量;（3）可同燃料一起加入石灰石粉脫降燃料中的硫，降低SO2排放量;（4）可使用劣質(zhì)燃料，由于循環(huán)物料熱慣性高，燃燒溫度低于灰分的熔點，使得高灰分、高濕度的劣質(zhì)煤也能穩(wěn)定燃燒。

     循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)物料循環(huán)路徑是：煤粉（一般粒度0~10mm）和石灰石粉（粒度0~1mm）經(jīng)送料器送入流態(tài)化床燃燒室（密相區(qū)），燃料在此區(qū)沸騰燃燒。煙氣上升，經(jīng)稀相區(qū)至分離器入口進入旋風(fēng)分離器，粗顆粒下沉經(jīng)回料閥返回燃燒室再次燃燒。煙氣挾帶飛灰上升經(jīng)對流煙道進入外置換熱器。耐火材料主要襯砌在燃燒室，頂棚、分離器入口、高溫旋風(fēng)分離器及回料閥等處。

     以220t循環(huán)硫化床鍋爐為例各部位耐火材料工作條件如下：（1）密相區(qū)，該區(qū)深度為1220~1530mm，長2100mm，沙狀介質(zhì)（煤粉和石灰石粉）在此沸騰，此區(qū)壓力為13818~20580Pa，煙氣流速約1.2~1.8m•S-1，正常工作溫度820~900℃：（2）稀相區(qū)，二次風(fēng)口以上的區(qū)域是燃料燃燒的細顆粒集中處，此處固體物料濃度約12~16Kg•m-3 ，煙氣流速1.2~3m•g-1 ，正常工作溫度930~980℃：（3）爐頂區(qū)，正常工作溫度850~1100℃，在分離器入口處煙氣流速增值18m•S-1 （4）旋風(fēng)分離器，正常工作溫度850~930℃，旋風(fēng)出口處煙氣流速可達29m•g-1：（5）旋風(fēng)分離器出氣總管，此處煙氣含塵量70~530g•m-3，正常工作溫度為850—930℃，最大煙氣流速18m•S-1

     循環(huán)流化床鍋爐耐火材料內(nèi)襯的工作環(huán)境和損毀可歸納如下：

     （1）中溫，循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)襯各部位的工作溫度在800~1100℃。從耐火材料角度看，此屬中溫區(qū)間，選擇耐火材料時首先必須考慮的中溫理化性能。對于燒成制品，一般燒結(jié)溫度均高于此溫度范圍，故其在高溫下的理化性能均可直接用作選擇耐火材料的依據(jù)。對于不定形耐火材料和不燒制品，必須考察其中溫理化性能。有機結(jié)合的材料或水化結(jié)合的水硬性材料，中溫強度往往最差，這些材料在高溫下產(chǎn)生陶瓷結(jié)合，強度大大提高，故其高溫下的理化指標不能用作選擇耐火材料的依據(jù)。

     （2）熱震 在正常運行情況下，循環(huán)流化床鍋爐每年啟停至少要有2~4次。在投運每次啟停耐火材料內(nèi)襯都要受到一次強烈的熱震。若耐火材料抗熱震性能差，則熱震造成耐火材料剝落將成為其損毀的致命因素。

     （3）沖刷磨損，循環(huán)硫化床鍋爐中煙氣流速大（最高可達29m•S-1以上），固體物料濃度高。在中溫下高速煙氣夾帶大量固體顆粒對耐火材料內(nèi)襯產(chǎn)生強烈沖砂磨損，特別是在旋風(fēng)筒的沖擊區(qū)，沖蝕最為嚴重。對于單側(cè)回料的循環(huán)流化床鍋爐和旋風(fēng)分離器、物料循環(huán)流動造成的耐火材料內(nèi)襯強磨損區(qū)。此外，煙氣中SO2、SO3、H2S和CO等均對耐火材料內(nèi)襯產(chǎn)生侵蝕，堿金屬滲透和滲碳也使耐火材料內(nèi)襯變質(zhì)損壞。

     循環(huán)流化床鍋爐耐火材料內(nèi)襯由于個部位工作條件不同，所用耐火材料也不一樣。主要結(jié)構(gòu)形式有水冷壁和非水冷壁兩種。典型的不定形耐火材料襯里結(jié)構(gòu)首先使用了輕質(zhì)隔熱澆注料其次是高耐磨耐火材料工作襯。

     國外公司曾在旋風(fēng)筒煙氣流沖擊區(qū)使用不同的耐火材料作對比試驗。發(fā)現(xiàn)以氧氮化硅結(jié)合的碳化硅磚使用效果最好，其余依次為：AL2O3 ＞95%的剛玉磚、AL2O3 ＞90% 的磷酸鹽結(jié)合可塑料、SiC ＞80%的磷酸鹽結(jié)合可塑料，以磷酸鹽結(jié)合的AL2O3—Cr2O3 可塑料最差。

     循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)襯今后的發(fā)展趨勢是：根據(jù)不同的爐型和采用的燃料類型，選著性能適當?shù)哪突鸩牧?，施工更方便，質(zhì)量控制更嚴格，以便降低成本，延長使用壽命。耐火材料的選擇不宜片面追求高檔產(chǎn)品，要根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)濟運行周期的需要，在鍋爐的不同部位采用不同材質(zhì)，不同性能的耐火材料達到爐襯均衡蝕損，以提高鍋爐綜合經(jīng)濟效益。