循環硫化床鍋爐爐膛澆筑料施工質量控制

摘要：循環硫化床鍋爐作為一種發展迅速的高能效燃燒技術在電站鍋爐設計、工業應用和廢物處理上已經日益廣泛，并且隨著應用的普及其規模也逐步增大。文章論述了循環硫化床鍋爐的運行機制及其相關理論，以此探討了循環硫化床鍋爐爐膛澆筑料施工的質量控制。

關鍵詞：循環硫化床鍋爐；爐膛澆筑；施工質量控制；高能效燃燒技術；電站鍋爐設計 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK229 文章編號：1009-2374（2016）07-0060-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.031

1 概述

循環硫化床鍋爐作為一種發展迅速的高能效燃燒技術，在電站鍋爐設計、工業和廢物處理上的應用已經日益廣泛，并且隨著應用的普及其規模也逐步增大。我國在循環硫化床鍋爐上的研究也逐步興起，并且在當前的應用中已取得一定的成績，有關研究甚至指出循環硫化鍋爐在未來幾年的發展將會更加迅速。另外，循環硫化床鍋爐在發展的同時也帶來了其爐膛澆筑料施工的質量安全問題，特別在施工控制上爐膛澆筑料的施工已經成為總體施工的關鍵之一。因此，研究循環硫化床鍋爐爐膛澆筑料的施工質量控制不僅是循環硫化床鍋爐應用的理論基礎，更具有實施投產的實踐意義。本文結合實際工作對循環硫化床鍋爐爐膛澆注料施工質量控制進行了一些探討。

2 循環硫化床鍋爐的運行機制及其相關理論

2.1 循環硫化床鍋爐的實際工作情況

針對循環硫化床鍋爐爐膛的施工質量控制研究必須了解其運行的機理和相關理論，此處參考相關文獻對其進行淺析。在循環硫化床鍋爐中，鍋爐內部的床料在煙氣的上浮過程中隨著沿著爐膛上升，并且經過水冷壁的出煙口進入兩個旋風分離器，在此實現氣體與固體的分離，并且將未能成功分離的固體通過分離器上部出口進行排出。另外，分離成功的固體通過料閥返回到爐膛的底部，燃料中的灰分以及其與石灰石反應的產物能隨煙氣排走的將直接進入出煙口，無法排出的則通過底部的殘渣排放進到冷渣器中。最后，鍋爐在工作中燃料無法燃盡的小顆粒、燃盡的小顆粒以及其他反應物留下的固體通過封閉的循環回路處于不斷的高溫循環中，并且實現了高效率的脫硫反應。這個過程，床料在重力作用下的不斷膛內循環會對爐膛的內部相應部位產生較大的摩擦沖擊，這也要求在循環硫化床鍋爐的爐膛澆筑施工方面必須有較強的質量控制，否則后果不堪設想。

2.2 工作中的蝕損

循環硫化床鍋爐工作中的蝕損主要包括三大因素：一是耐火材料的穩定性較差，此處所指的穩定性是指熱振穩定性；二是耐火材料的不定形導致其溫理化性能和有機結合的材料的溫度強度較差；三是由于上述的物理沖刷和磨損，鍋爐內的煙流量較大，固體的濃度也較高，在溫度不高的情況下其攜帶了大量的固體粒子，對鍋爐的耐磨材料襯里形成較大的摩擦導致蝕損。而在長期運行中，由于工作的需要在開啟和關閉過程中導致這種蝕損效果更加突出，因此循環硫化床鍋爐爐膛澆筑料的施工控制必須考慮的是設計耐磨襯里過程中對于耐磨耐火的中溫強度和熱振穩定性的選擇。

3 循環硫化床鍋爐爐膛澆筑料施工質量控制

如上所述，循環硫化床鍋爐爐膛澆筑料施工的質量控制是一個系統工程必須考慮總體的施工效果和實施目標，此處參考相關文獻理論研究以及結合實際工作經驗對其施工質量控制進行進一步的探討。

3.1 耐火耐磨澆筑材料的選擇

澆筑材料的選擇是循環硫化床鍋爐爐膛施工的基礎，也是決定其后期質量的關鍵之一。在實踐中對于循環硫化床鍋爐的不同工作區域，耐火耐磨材料的工作環境要求其質量標準也不一，既要考慮其質量安全和施工效果，也要考慮前期的設計投入和施工成本，是一個全局統籌的工作。主要影響其材料選擇的有機械膨脹、煙流速度、顆粒的濃度、煙塵的溫度等。當前主要的耐火耐磨材料技術有等離子噴涂和滲透法防護，其中水冷壁表面的防磨處理更是廣泛應用了上述兩種噴涂技術。在實際應用中，具體的施工方法和施工工藝也必須考慮相應的施工材料。

3.2 密封性設計

密封措施是循環硫化床鍋爐爐膛澆筑的關鍵之一，在鍋爐的冷卻和熱態運行中，必須通過正壓或者負壓的方法實現全面的檢漏和防漏的試驗，特別對于對接部位、孔門以及膨脹節等的可靠性和密封性的檢測。高溫工作以及膨脹變形等因素容易導致密封部位的故障，因此必須在設計和施工上保障爐膛內部燃燒的穩定性、循環返回料系統兩側的一致性、管系支吊的受力平衡以及溫度升高的平穩性。密封結構在設計上必須考慮膨脹節的密封間隙和膨脹量、密封的冷卻方式、密封的方式、密封填料的選擇、轉動擺角錯位補償、金屬部套材料的具體形式；在填料的選擇上，不同密封要求的填料在材質、形狀、耐熱上的需求不一，必須根據實際情況進行謹慎的選擇和制作，保證良好的柔軟度和相應的可恢復彈性，并且能夠適應高強度的壓迫以及高溫的工作，常見的密封填料有阻燃性巖棉填料、多層硅酸鋁等。而在具體的循環硫化床鍋爐爐膛設計和施工中，鍋爐的煙風道以及本體的爐門、防爆門、檢查檢修孔等的密封性也是密封施工設計的要求，其在實際工作中的作用影響非常廣泛，例如煙側密封影響受熱面爆管以及鍋爐的局部磨損、風側密封關系風壓條件、影響整體硫化效果等。另外，在密封性的施工和設計上必須考慮其后續的可維護性，特別是檢修的便利性和可靠修復性。密封發生泄漏時必須要采取相應的措施進行補救，因此在前期的施工設計上必須使得密封結構可以隨時恢復隨時拆裝。對于大型的密封結構必須設計有相應的平衡吊耳以及憑借對口的法蘭和臨時支吊等依托結構。

3.3 施工工藝控制

施工工藝控制是循環硫化床鍋爐爐膛澆筑料施工控制的核心，其將直接影響循環硫化床鍋爐的后續工作狀態和質量，因此必須對其進行科學分析和相關的理論研究。結合實踐，施工工藝的重點問題主要有以下六方面：

一是對于澆注料和可塑料的搗實程度必須有所控制。在澆筑料的施工中，由于澆筑料的固化時間有具體的要求，因此施工過程很多時候無法嚴格按照耐火基體材料強度要求進行有效的機械夯實，這導致澆筑料的整體及局部的空虛過高，使得鍋爐的后續養護以及烘烤過程容易產生錯位、剝落甚至坍塌，并且將直接影響材料的附著能力以及致密性，因此必須嚴格按照標準夯實澆注料。

二是澆筑的模板和模具必須進行表面的質量處理。在澆筑料的施工中，澆筑料的模板和模具若不夠光滑和對接不到位，容易使得泥漿濕料的澆筑出現所謂的“咬邊”等不良現象，特別在澆筑的邊角不夠圓滑的區域多數情況下會出現相應的局部應力和膨脹差，甚至可能出現相應的澆筑料脫落，這對于循環硫化床鍋爐爐膛澆筑料的施工是致命的錯誤。因此，實踐中必須對滑模塊的區域邊角進行過渡處理，并且設法在不破壞基材下采用機械局部處理消除不平整的棱角，使得冷熱局部應力的集中性下降。

三是由于不同生廠商生存的澆筑料規格不一樣，因此在澆筑攪拌過程中必須按照國家標準和行業規范進行均勻拌漿，控制好相應的黏稠度，實現高溫運行狀態下的耐火材料均勻硬化，減少澆注料在這個過程的脫落和體積變形。設計人員結合所選的耐火耐磨材料的基本化學物理特性，考慮相應的耐火澆筑料的厚度選擇，減少施工過程中出現的膨脹偏差。與此同時必須確保同一型號的澆筑料在同一區域內的厚度均勻性，避免出現熱膨脹偏差而導致的擠壓和拉伸。

四是在分離器的椎體部分、煙道以及風室等部位開始享用的排濕孔，排濕孔在設計上要求量要適當、布局要合理。這樣的設計和施工可以使得保溫層部分的耐火澆筑料的水汽溫度在到達一定的閾值后內部大氣能夠從較為酥松的保溫層中排出。

五是在自然養護上，澆筑料施工完畢后養護的時間最好不要低于10天，并且在養護的前5天，人員撤出工地后應當立刻關閉爐門和相應的孔隙，讓其內部在自然不通風的情況下陰干，消除爐體表面的多余水分。而在5天后可以打開爐門和各個孔口利用自然同分實現基體的通風干燥。相關文獻指出在可行的情況下，可以在低溫烘爐的階段采用相應的加熱工藝、鄰爐蒸汽以及熱水工藝進行施工養護。如若熱風溫度較高則可以適當采用冷風抽取的煙風溫度不宜超過25℃。這樣能夠使得烘爐燃料的消耗大為降低并避免龜裂。在高溫階段建議采用無焰煙氣的加熱技術，通過小油槍加熱和加碳塊等工藝使得升溫能夠均勻進行，并且根據爐膛的工作特性對烘爐溫度的趨向進行控制。在水分析出的階段可以對其進行保溫以避免出現內層崩塌的情況，并且在實際養護中使其逐漸形成表面的基本琺瑯質實現耐磨性能的提高。

六是在鍋爐耐火防磨的考慮上，澆筑料施工必須科學考慮抓釘的數量以確保澆筑料和鋼性材質之間的依托關系穩定、整體基體材料在應力集中影響時能有較好的結構強度。而在其他的機械固定方式上主要考慮澆筑料區域間的鋼制板條、支吊、限位塊和拉金之間的支撐和固定方式，相關設計應當充分考慮材料的變形以及受溫度影響的熱脹冷縮。在局部應力疏導和強度的考慮上，局部過渡部分必須同時考慮膨脹補償以及強度設計要求。

4 結語

循環硫化床鍋爐爐膛澆筑料的施工質量控制既是循環硫化床鍋爐工作的必要保證，也是澆筑施工的安全化生產要求，因此對于施工質量控制的研究和探討不僅僅有理論意義，也有實踐意義。

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作者簡介：朱禮盛（1975-），男，山東臨沂人，供職于山東電力建設第二工程公司工程管理部，高級職稱，研究方向：項目管理。

（責任編輯：蔣建華）