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循环流化床锅炉耐火材料坍塌的原因分析

发布日期: 2016-04-17 00:00:00    阅读量(779)    作者:

循环流化床锅炉在耐火材料的选用、施工和运行维护上,尚有很多问题函待解决,其中耐火材料的经常坍塌事故成为目前困扰循环流化床锅炉长期安全、稳定、连续运行的主要原因。

耐火材料随温度的升降,产生膨胀或收缩,如果此膨胀或收缩受到约束,材料内部就会产生应力。耐火材料是非均质的脆性材料,与金属制品相比,由于它的热导率和弹性小,抗拉强度低,抵抗热应力破坏能力差,抗热震性较低,在热冲击循环作用下,耐火材料先出现开裂终至整体损坏,这是循环流化床锅炉耐火材料提前失效的重要原因。影响耐火材料热震稳定性的因素比较复杂,需综合考虑各个因素的影响。

循环流化床锅炉

耐火材料的理化性能非常重要。高温耐压强度指标也要考虑。一些浇注料在循环流化床锅炉的燃烧温度下使用时,不能达到烧结温度而强度较低,如加入高铝水泥的浇注料,由于钙的带入量增加,常温和100℃干燥后强度达到高峰,但随着温度的升高强度下降,在700-1000℃时强度最低。还有许多种耐火材料结合剂须1200℃以上温度烧结后才有一定强度,在1200℃以下使用,因耐火材料达不到烧结温度而导致强度很低,因此,在循环流化床锅炉上的选用效果不理想。

施工、安装和烘炉不合理也是耐火材料损坏的主要原因之一。大多数厂家都没有施工和安装的经验,在施工和安装中不能严格按照设计要求、材料生产厂提供的耐火材料施工要求进行监督施工。一些安装公司也没有循环流化床耐火材料的安装经验,按照工业锅炉的砌筑办法和经验进行施工,结果造成安装质量缺陷较大。还有个别工程为了缩短安装工期提前运行,由于没有达到烘炉要求,使材料中所含的水分未完全转化为水蒸气逸出,锅炉点火运行后当耐火材料中的水蒸气压力超过了材料的拉伸强度时,引起衬里分层和崩溃,导致炉子点火不久就引起炉墙、返料器、点火风道以及冷渣器等处大面积坍塌。

耐火材料破坏的主要原因是温度循环波动和热冲击及机械重力造成耐火材料产生裂缝与剥落,以及固体物料的冲击破坏。这种作用不能避免地发生,所以要采取适当措施提高耐火材料的承受力。防止耐火材料坍塌事故主要是重视耐火材料的结构设计、施工与运行维护。材料必须是高强度耐火、耐磨材料,有良好的抗折强度。耐火、耐磨涂料内的耐火层面上应设计金属销钉,其长度基本贯穿耐火层厚度,或在耐火、耐磨材料中加不锈钢纤维,在膨胀不均匀产生裂纹时,不会大面积脱落。耐火、耐磨材料的养护也很重要,如果用木柴烘炉,一般密相区耐火层可以得到较好养护;烘炉时,耐火层表面达到和超过烧结温度非常关键。

我单位现1台锅炉为无锡华光锅炉股份有限公司制造型号为:ug-75/5.3-m19,于20077月开始安装,928日水压试验结束后,便进入筑炉工程的施工,耐磨耐火材料主要布置在炉膛卫燃带部分、水冷风室部分、炉膛出口部分、旋风分离器(包括进出口烟道)、回料器等部位。于1116日完成锅炉的砌筑工作,准备烘炉。

针对本锅炉耐磨耐火材料的设计,此次烘炉分四个步骤进行,即:水冷风室及点火器,炉膛密相区,回料阀,旋风分离器锥体部位。

实施具体过程:耐火材料自然养护期满后,在水冷风室投入木柴,对其进行单独烘烤48小时期间,同时对回料阀进行烘烤,交叉进行节省烘炉时间,但必须在回料阀底部风帽处铺上床料,厚度为超过风帽距离100㎜左右。保证风帽不被烧坏。水冷风室烘烤结束后,等炉膛密相区温度能进人工作,在布风板上铺床料,厚度约超过风帽100㎜左右,接着铺上木柴即可进行第二步骤烘炉工作,期间回料阀不间断烘烤。炉膛密相区烘烤时,由于炉内冷热空气对流形成负压致使回料阀内烘烤不能同进时,回料阀内停止烘烤等炉膛密区烘烤完毕后,再进行第三步骤,在回料阀内投柴烘烤2天。回料阀烘烤两天后,在旋风分离锥体做好的钢筋架上投入木柴进行第四步骤烘烤过程,具体升温速度见升温速率曲线图。

各部位的烘烤时间:水冷风室及点火器烘烤2天,炉膛密相区烘烤7天,回料阀烘烤2天,旋风分离器锥体烘烤最少应7天,为节省烘炉时间,其间炉烘烤部位时间可穿插进行,同时烘烤,视现场实际情况而定。

由于工期紧张,在锅炉的砌筑工作结束的第二天,便进入低、中温烘炉,牺牲了耐火材料的自然养护期。

旋风分离器锥体部分的烘烤,由于木柴量的不足,加上工期紧张,仅烘烤了两天。伴随煮炉的高温烘炉阶段,由于对耐火材料的重要性认识不足,管理疏忽,造成3天内2次锅筒断水,导致药液的流失,最后的烘炉不得不结束。

在锅炉的初次启动时,运行人员又没有按照规程控制升温速度,从点火到升至正常工作压力(5.3mpa)仅用了2个多小时,结果,锅炉在工作压力下运行2个小时后,严重结焦被迫停炉,原因为大量浇注料脱落在炉膛内,使物料流化不正常,返料器内大量的浇注料使得返料器堵塞。

经细查发现,旋风分离器出口右侧处炉墙损毁(见图一),炉膛出口处炉墙脱落(见图三),脱落的浇注料厚度最厚的达到60㎜,抓钉均已暴露,有的长达20㎜,脱落的部分浇注料见图二。

锅炉砌筑完毕之后,没有自然干燥期,使耐火层中大部分水分不能析出。在烘炉时,大量水汽不能及时排出而使耐火层产生爆裂和脱落。在点火过程中升温过快,由于产生的水气冲破耐火防磨层,使耐火防磨层内温度梯度大,产生巨大的热应力,使耐火防磨层裂开和脱落。

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