如何提高循環流化床鍋爐耐火材料施工質量

魏鴻杰 翟智勇

0 引言

循環流化床鍋爐采用流態化的燃燒方式，是介于煤粉爐懸浮燃燒和鏈條爐固定燃燒之間的燃燒方式，即通常所講的半懸浮燃燒方式。循環流化床鍋爐是一種國際公認的潔凈煤燃燒技術，以其燃料適應性廣、脫硫效果好、NOx排放量低、負荷調節性能好等優點在我國燃煤電站中方興未艾。在循環流化床鍋爐中，經破碎篩分后的鍋爐燃料和起脫硫作用的石灰石送入爐內后，在一、二次風作用下產生流化沸騰燃燒沿爐膛上升，熱量傳遞到水冷壁和爐內懸吊屏，然后繼續上升經爐膛出口分別進入后側的旋風分離器，燃燒后的煙氣在旋風分離器中進行氣固兩相分離，未被分離的高溫煙氣經分離器上部出口進入出口煙道去鍋爐尾部煙道，被分離下來的固體粒子經回料器再返回爐膛下部。在循環流化床鍋爐的運行中，含有燃料、燃料灰、石灰石及其反應產物的固體床料，在爐膛—旋風分離器—回料器—爐膛這一封閉的回路里處于不停的高速循環流動中，在爐內進行高效率燃燒及脫硫反應。除床料在這一回路中作外循環流動外，床料在重力作用下，沿爐內四壁不斷地進行內循環。

因此，在循環回路的相應部位必須采取可靠的防磨措施，以防止循環回路中產生的嚴重磨損。如何保證耐磨耐火材料施工質量，確保鍋爐長期、安全運行凸顯重要。

結合山西省耀光平遙電廠200 MW循環流化床鍋爐爐內耐磨耐火施工，我們認為應從以下幾點加強質量控制。

1 人員素質

由于施工中涉及到模具工、焊工、架子工、筑爐工等，所以人員配備必須齊、精。

1)模具工，施工中幾乎每個部位都涉及到模具制作安裝，模具制作、安裝質量的好壞直接影響到澆筑的質量。模具接縫及拼縫間的間隙應控制在1.5 mm內，大于1.5 mm時，會出現振打時耐火耐磨材料滲漏，導致拆模后出現模具接縫，同時模具安裝支撐點不合理容易出現澆筑時發生彎曲和破裂，造成澆筑表面不平整，容易導致渦流現象，嚴重破壞澆筑料表面的平整度，降低澆筑料使用壽命。

2)焊接人員，循環流化床鍋爐焊接工程量大，除設備廠家已經焊接完畢的部位(密相區、懸吊屏、包墻前墻)，其余分離器進口煙道、分離器、回料腿、回料器、分離器出口煙道均需焊接銷釘及拉鉤、托板。焊接人員必須技術熟練、有責任心，否則出現焊接質量問題會導致澆筑料脫落。

3)爐瓦工，旋風分離器采用耐磨磚砌筑，旋風分離器內部在運行過程中磨損非常嚴重，對施工質量要求非常嚴格。要求耐火磚的灰縫飽滿度必須大于90%，灰縫控制在1.5 mm～2 mm，施工表面平整、清潔。磚縫過大則容易導致物料先磨損掉灰漿繼而影響到耐磨磚的整體穩固性，導致耐火磚整體脫落。

4)同時技術人員必須在施工前熟悉圖紙并且編制切實可行的施工措施，在施工前期對各施工人員交底清楚，并會同質檢人員檢查每道工序是否按照設計施工，在耐磨材料施工中腳手架搭設必須保證施工的安全與到位。

2 機械選用

現在循環流化床鍋爐耐磨耐火澆筑料施工普遍選用500型強制式攪拌機。在施工現場取樣進行試塊檢驗時，發現試塊經過凝固、養護、1100℃烘烤后，抗壓強度不及設計強度的1/2。懷疑為材料質量問題，廠家技術人員在現場土建實驗室嚴格按照水灰比配制，經土建實驗室水泥膠砂攪拌機攪拌，振動操作臺振動后，經凝固、養護、1100℃烘烤后，抗壓強度滿足設計要求。經過現場調查發現，使用此強制攪拌機攪拌過程中，按照設計水灰比無法將澆筑料攪拌均勻，存在加大摻水量的現象。我們發現是機械問題后，現場對機械進行改造，提高其轉速與電機功率。按照水灰比進行攪拌后，重新做實驗，試塊滿足設計強度。

3 模具選用

在施工初期我們選用木質模具，在澆筑過程中發現有跑模及局部變形的現象，發生以上情況必須將耐磨耐火材料清除，重新澆筑，浪費人力、物力。針對以上問題我們在隨后施工中平面部位施工采用鋼模板，異形件部位采用加強型木模具。不僅有效控制了跑模、局部變形，而且拆模后表面比木模具更加光滑、平整、氣泡孔洞率降低。

4 施工中重點控制環節

針對影響耐磨耐火澆筑料質量的施工我們從以下幾點進行控制。

4.1 異形模板配置安裝

木模制作、安裝質量的好壞直接影響到澆筑的質量。選用δ20 mm黑竹膠板制作，非工作面采用斷筋加固，模板表面清潔光滑。異形木模制作、安裝完成后，拼縫難免不嚴，須用封口寬膠帶密封。

制作好的木模須進行預組合，接縫及拼縫間的間隙控制在1.5 mm 內。

木模的安裝須根據具體的結構按一定的先后順序進行，以保證木模的配制質量。

工作面的木模使用前須涂刷脫模劑，以易于拆分模件。

模板支撐點應合理，防止澆筑時發生彎曲和破裂。模件間連接縫嚴密緊固，防止振打時耐火耐磨材料滲漏。

4.2 攪拌

攪拌、澆筑、振搗必須連續施工。通常一盤料從攪拌到澆筑完成不應超過30 min。攪拌是一個重要的工序，它直接影響到耐火耐磨澆筑質量的好壞。應攪拌充分，嚴格控制加水量。水量的控制是關鍵，加水過多，凝固時間延長，機械強度降低;加水過少，振動質量差，強度低，不利于排氣而易出現內部氣孔。

攪拌時間:攪拌時間根據耐火耐磨澆筑料種類而不同。一般不應超過7 min。攪拌順序:將材料倒入攪拌機后先干攪拌30 s～60 s，以保證水泥、骨料攪拌均勻，然后加80%的水進行充分的攪拌。余下的水，根據目測或利用拋球試驗檢查拌料情況決定加水多少，以達到最佳效果。

攪拌必須要專人負責。攪拌人員與澆筑操作人員必須配備良好的通訊工具，以保持密切聯系，有效控制整個澆筑的時間。若停電或機具出故障，攪拌好的耐火耐磨材料超過30 min未用完，則報廢。為保證澆筑料的正常凝固和硬化，水質非常重要，一般采用潔凈的生活飲用水(pH值6.5～7);施工現場溫度在+5℃～+30℃為宜。

4.3 振搗

耐火澆筑料倒入模中，及時振搗，緩慢插入料層連續振動，振搗以大量排出料中氣泡，表面輕微泛漿為宜，緩慢拔出，以防漏振和留下孔洞，每點振動時間不宜過長，防止粗大骨料上浮，保證振搗要填充，不得出現空穴和死角。在無法振動的地方用榔頭沿模板豎立方向輕輕振動模板，保證澆筑料混合均勻，不出現蜂窩麻面。澆筑部件一次性連續施工，盡量不中斷，嚴禁重復利用澆筑料。澆筑料施工后嚴禁二次施工進行修補抹面找平。

4.4 膨脹縫的留設

為了防止施工中大面積澆筑料在受熱后因膨脹不均而出現不規則的裂縫，澆筑料采用分塊澆筑，縱橫交錯布置塊與塊之間留設自然斷縫，為了保證塊與塊之間接縫的嚴密性，接縫均采用Z形縫，膨脹縫采用陶瓷纖維紙填充，以補償高溫時耐火澆筑料的微膨脹，防止澆筑料表面裂紋。在四周墻體角部、頂部和側墻的陰角處也設置膨脹縫，防止因膨脹方向不同，導致的澆筑料擠壓損壞。

4.5 耐磨耐火磚砌筑

分離器部位耐磨耐火磚砌筑必須注意同心度，保證燃料在內部旋轉不形成局部渦流。成型磚砌筑時，磚縫控制在1.5 mm～2 mm之間(耐磨灰漿與保溫灰漿不得混用)，灰漿要飽滿必須達90%以上，施工表面圓滑過渡、清潔;卸載托板下部留設膨脹縫;注意拉鉤件與耐磨拉鉤磚之間的配合問題，留設正確的膨脹間隙;處理好分離器筒體與錐體之間的過渡區施工。

4.6 不同澆筑料之間的接口處置

在鍋爐密相區施工時，由于此區域的四周有許多開孔，開孔用梳形板和鋼板構成全密封的密封盒，開孔包括:給煤器，回料腿至爐膛的回料口，啟動鍋爐的燃燒器開口，二次風口、測溫口、測壓口和門孔。此處施工應注意施工順序安排，建議先進行開孔位置的耐磨耐火材料澆灌，最后進行密相區耐磨耐火可塑料施工。一方面模具有固定處，另外在固定模具時不損壞密相區可塑料，最后進行大面積密相區施工，可以進行找平工作，避免出現接口不平整，保證了各自質量的同時又保證了整體的平整度。

4.7 施工工序安排

合理的施工可以避免對已施工好的耐磨耐火材料造成損壞，同時也對保證耐磨耐火材料質量有決定性因素。平遙電廠施工時我們先進行非承壓部件的耐火材料施工，后進行懸吊屏、密相區開孔、密相區，最后進行布風板的施工。在分離器進出口煙道我們先進行側墻施工，后進行頂部施工，最后進行底面施工，這樣保證了底面的耐磨耐火澆筑料在其他部位施工時不受損壞。在異形件部位我們與相鄰部位一起進行整體澆筑，保證了材料的完整性。

5 設計方面

在平遙電廠烘爐結束后，我們發現兩臺爐存在相同的問題:1)落煤管處拉開落煤口部位澆筑料出現剝落現象;2)膨脹節位置設計的硅酸鋁填充物在運行中出現脫落現象。

我們分析原因如下:

1)落煤管與爐膛的膨脹不同步，造成落煤管處拉開，影響了耐磨耐火材料的穩定性，從內部影響到耐磨耐火材料的質量。其次因落煤管傾斜角度存在問題，落煤口的不銹鋼設計過短，造成播煤風直接沖刷澆筑料，加之一次風和啟動床料混合形成高速氣流對落煤口處的沖刷，使澆筑料被層層剝離成粉末隨煙塵排出。還有風量調整的原因，在進口煙道底部發現積灰，且積灰偏于一側(左側)，在運行中存在風量調配問題。

2)硅酸鋁棉為散裝材料，在此處填塞，隨著煙氣流動必定會帶出部分硅酸鋁棉，較長時間運行會使膨脹節處材料全部掏空，造成膨脹節損壞，影響機組安全穩定運行。因此我們建議改用硅酸鋁纖維繩填充，最后采用耐熱鋼筋網覆蓋，防止隨煙氣帶出。

6 結語

循環流化床耐磨耐火材料的使用年限既與施工質量有關，同時也與設計、材料質量、運行有密切聯系，只有在完善設計、材料優良、精心施工、精確運行各方面的通力合作才能確保循環流化床鍋爐耐磨耐火材料的使用壽命，同時建議耐磨耐火材料供應商、施工隊伍和烘爐為同一廠商，這樣避免了責任不清和材料浪費，促使其在施工過程中不斷優化配比。

[1]丁立新，王金枝，程新華，等.電廠鍋爐原理[M].北京:中國電力出版社，2006.

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[3]劉 青，呂俊基，張建勝，等.循環流化床鍋爐的大型化及其耐火材料問題[J].電站系統工程，2003(1):21-22.