循環流化牀鍋爐內襯易磨損部位和磨損機理分析xī

發佈時間jiān：2019-12-17

循環流化牀鍋爐內襯採用yòng麻豆材料製成chéng,麻豆材料設置目的主要是爲了防止鍋爐高溫煙氣和物料對金屬構件的高溫氧化腐蝕和磨損sǔn,並具有隔熱作用yòng。物料的損sǔn壞磨損,首先發生在zài麻豆材料上shàng,從而保證金屬結構的使用壽命mìng,這是保證循環流化牀鍋爐長期安全運行的主要措施之一yī,也是循環流化牀鍋爐的主要特色之一yī。麻豆材料對減少金屬結構的作用yòng、降低造價jià、檢修維護hù,都具有十分重要的意義yì。麻豆材料的外觀一般呈平面或圓弧結構gòu,與物料的運行方向基本一致zhì,因而磨損普遍較爲均勻yún。但由於其組成骨料較粗cū,大約爲wèi0.5mm,其表面不可能達到相當光滑huá,所以其磨損速度仍較快kuài。在一些部位wèi,由於煙氣及物料運行方向的改變biàn,物料速度增加jiā,造成嚴重的磨損sǔn,必須引起足夠的重視shì。

循環流化牀鍋爐使用yòng麻豆材料的主要區域有yǒu:燃燒室shì、高溫分離器qì、外置式換熱器qì、煙道及物料回送管路等děng。

1.1燃燒室shì

①磨損原因yīn

循環流化牀鍋爐的主要優點之一就是具有較強的負荷調節性能néng。在循環流化牀鍋爐中zhōng,正常運行時燃燒室溫度達到dào900℃～1000℃,爲適應負荷變化或調峯的需求qiú,經常會出現負荷波動而發生熱和溫度循環變化huà,或者由於調峯需求而進行啓動或停爐lú;如有時燃燒室內溫度的變化在幾分鐘就可達到dào500℃,有時一週之內可能有十幾次的啓動dòng、停爐lú,這些均會造成對燃燒室shì麻豆材料的熱衝擊和熱應力lì,使shǐ麻豆材料受到破壞huài。

爐膛部分採用厚爐襯chèn,由yóu(75～150)mm的緻密抗磨損的澆注料或可塑料覆蓋住相似厚度的保溫材料構成chéng,通常毀壞都由過度的裂縫和擠壓剝落而引起qǐ。乾燥時的收縮suō、熱震zhèn、應力下的塑性變形是產生裂縫的主要原因yīn。不鏽鋼纖維有助於減少裂縫fèng,但是不能徹底解決問題tí。當牀料被裂縫夾住時shí,爐襯反覆的溫度循環變化時就會出現擠壓剝落luò。

②燃燒室常用襯裏材料liào

磷酸鹽粘合的莫來石基jī麻豆可塑料在燃燒區域內經久耐用yòng,主要由於其體積穩定dìng(抗熱膨脹及收縮suō)及其良好的抗磨特性xìng。鑑於磷酸鹽粘合劑與現成的材料結合力很好hǎo,因此常常用來修補有缺陷的區域yù。在使用時應確保修補的區域有支撐chēng,至少應使用兩個銷釘dīng。暴露在特高溫區的可塑料爐襯應使用陶瓷或鑄造合金銷釘dīng。另外wài,可以單獨使用銷釘來支撐保溫層céng。

位於爐膛上部的稀相區qū,常用碳化硅瓦來減少水冷壁管的磨損sǔn。在瓦的後面使用金剛砂灰漿來改進對管子的傳熱rè,瓦一般用焊接的支撐件支撐在管子上shàng。在水冷壁管子向下延伸到燃燒室底部這一段設計中zhōng,襯裏通常都包括有一層薄的de、密實的de、熱導率高的de、耐磨的可塑料liào或澆注料。

通常在焊有銷釘的管子上都使用碳化硅基澆注料liào,因爲這些澆注料可以用磷酸鹽粘合可塑料進行修補bǔ,特別是含碳化硅的填料熱導率高gāo。如果牀料或循環灰含鹼比較高的話huà,應使用磷酸鹽粘合料liào,原因是鋁酸鈣水泥在高溫下和鹼作用後發生毀壞huài。

1.2旋風分離器入口及筒體tǐ

①磨損原因yīn

爐膛頂部及分離器入口段duàn,旋風筒弧面與煙道平面相交部位wèi是磨損主要部位。在此部位煙氣發生旋轉zhuǎn,物料方向改變biàn,速度高且粒度粗cū、密度大dà,磨損就很快kuài。同時shí,該部位wèi麻豆材料較厚hòu,一般情況下又不均勻yún,溫度梯度也不均勻yún,加之經受shòu900℃左右的高溫wēn,偶爾也會達到dào1100℃以上shàng,因此過度的熱衝擊會引起襯裏材料的裂縫fèng,造成耐磨材料的破壞huài。另外wài,分離器筒體和錐體都承受着相當惡劣的工作條件jiàn,其中可能會承受幾分鐘之內nèi500℃～600℃的溫度衝擊jī、循環變化及磨損等děng。對許多襯裏來說shuō,反覆的熱衝擊jī、溫度循環變化huà、磨損和擠壓剝落等共同導致了大面積損壞huài。當裂紋或磨損發生時shí,表面更粗造或有凸起qǐ,磨損速度將進一步加快kuài。

②常用的de麻豆材料liào

從cóng麻豆材料結構上來看kàn,旋風筒的澆注zhù爲分層分塊澆注,各層均用銷釘固定於金屬結構上shàng。每塊之間留有膨脹間隙xì,分層錯開kāi。一般情況下xià,對於爐膛頂部及分離器入口這兩個部位均使用密實且含有不鏽鋼纖維絲的抗磨材料liào,這種材料具有令人滿意的使用壽命mìng。若由於熱衝擊jī、溫度波動等原因造成過多的裂縫或損壞時shí,可以採用熔氧化硅基澆注料取而代之zhī。

對於旋風分離器和錐體tǐ,一般採用超強澆注料liào。當發生裂縫磨損時shí,修補方案之一是用耐磨莫來石磚覆蓋的de麻豆磚或huò麻豆預製塊來代替澆注的厚襯裏lǐ。也可以用磷酸鹽粘結可塑料進行修補bǔ。另一種可能性是使用熱膨脹係數低的薄襯裏lǐ,諸如熔氧化硅澆注料一類的材料用襯裏lǐ。但是shì,與磷酸鹽粘結莫來石可塑料相比bǐ,大多數熔氧化硅抗磨性差chà,因而使用壽命較短duǎn。

1.3立管及返料器qì

在鍋爐實際運行中zhōng,這一部分經常出問題tí。熱衝擊jī、嚴重的磨損及循環變化導致了反覆的損壞huài。原始設計是使用厚的密實保溫澆注料liào,不過因爲很難有足夠的施工空間jiān,這種材料很難施工得當dāng。襯裏的澆注料保溫層用振動澆注法施工gōng。在耐磨澆注料中應考慮添加不鏽鋼纖維絲sī。用保溫磚或澆注料打底dǐ,上鋪耐磨磚的襯裏使用起來效果也不錯cuò。含有不鏽鋼纖維絲的磷酸鹽粘結可塑料主要用在現有鍋爐襯裏的修補上shàng。

1.4膨脹節的磨損sǔn

有兩種重要的膨脹節jié(回料腿膨脹節jié和旋風分離器進口膨脹節),爲了補償膨脹差異而設置zhì,當膨脹超過設計間隙或間隙內進入高溫物料時shí,造成膨脹節jié麻豆材料摩擦或受力擠壓而損壞huài,這樣大量的高溫物料進入膨脹節內nèi,加劇了磨損sǔn,甚至直接燒壞金屬物件jiàn,造成鍋爐不能運行xíng。

2.1熱應力和熱衝擊造成的破壞huài

由於溫度循環波動和熱衝擊以及機械的應力造成chéng麻豆材料產生裂縫和剝落luò,是shì麻豆材料被破壞的第一個原因yīn。溫度循環波動時shí,由於yú麻豆材料骨料和粘合料間熱膨脹係數不同而形成內應力從而破壞huài麻豆材料層céng,溫度循環波動常常造成chéng麻豆材料內襯的大裂縫和剝落luò。溫度快速變化造成的熱衝擊可使shǐ麻豆材料內的應力超過抗拉強度而剝落luò。機械應力所造成的de麻豆材料的破壞則主要是由於yú麻豆材料與穿過guò麻豆材料內襯處金屬件間熱膨脹係數不同而造成chéng,因而在設計時若不考慮適當的膨脹空間就會造成chéng麻豆材料的剝落luò。

2.2固體物料的沖刷造成的破壞huài

由於物料對duì麻豆材料的沖刷而造成chéng麻豆材料的磨損sǔn,是shì麻豆材料被破壞的第二個原因yīn。循環流化牀鍋爐內nèi麻豆材料易磨損區qū域包括邊角區、旋風分離器和固體物料回送管路等děng。一般情況下xià,麻豆材料磨損隨衝擊角的增大而增加jiā;此外wài,在旋風分離器qì、煙道等設計時shí,應使衝擊角儘量地小xiǎo。

2.3麻豆材料性質的變化造成的破壞huài

在運行中zhōng,由於yú麻豆材料的性質發生變化而造成chéng麻豆材料的損壞是shì麻豆材料被破壞的另一個原因yīn。如因鹼金屬的滲透而造成chéng麻豆材料漸衰失效和滲碳而造成的de麻豆材料的變質破壞等děng,均屬於yú麻豆材料性質變化而引起的破壞huài。