摘要：云河发电有限公司#5、#6锅炉自建成投产一年后，在旋风分离器、回料器等部位的耐磨浇注料频繁出现磨损、开裂、脱落问题，导致设备外部钢板烧红烧穿，迫使机组限负荷运行，严重影响了机组安全性与经济性。近年来，经云河发电有限公司与浇注料维护单位的技术人员共同努力，多次改进耐磨材料和结构，并控制施工质量后，目前已取得较好成效。
关键词：耐磨浇注料；耐磨砖；磨损；开裂脱落；旋风分离器；回料器；老鹰嘴；
1、锅炉耐磨浇注料常见问题及发生部位
云河发电有限公司#5、6锅炉属于300MW亚临界中间再热循环流化床锅炉，分别于2010年的7月6日、8月24日建成投产。锅炉内布置了大量耐火耐磨材料，其工作层主要是耐磨浇注料及耐磨砖，约占了整个锅炉受热面面积的1/3。耐磨浇注料主要分布在锅炉燃烧风道、一次风室、水冷壁密相区、屏式受热面、回料器等部位，而耐磨砖主要使用在绝热式旋风分离器筒体四周。#5、#6锅炉耐火耐磨材料在投产一年后，陆续出现磨损、开裂、脱落情况，其主要发生在旋风分离器靶区、旋风分离器老鹰嘴、回料器等位置上。
1）旋风分离器靶区。旋风分离器是利用烟气和床料在其内部高速旋转产生的离心力，将烟气和床料进行分离的一种绝热式的部件。其筒体全部采用钢板制作，钢板内部内衬了工作层和隔热保温层。工作层采用的是刚玉莫来石耐磨砖，隔热层采用耐火保温砖。由于旋风分离器靶区是物料冲刷速度最高、物料密度最大、磨损最严重的部位。所以靶区的耐磨砖块在投产后一年多后，就出现了磨穿的情况，严重时外部钢板烧红烧穿，而靶区的磨损面积大多在二十平方米以上。
由于电厂刚开始对循环流化床锅炉不熟悉，对耐磨材料的检修维护也没有经验，为了尽快恢复生产，决定采用一种免烘炉的可塑料进行修复靶区。可是机组投运后，靶区部位磨损日益加重。
2）旋风分离器老鹰嘴。旋风分离器老鹰嘴是旋风分离器进口烟道与筒体结合的部位，该部位的特点是拐角大，是耐磨材料形状突变的地方，也是耐磨砖与耐磨浇注料的交接位置。老鹰嘴工作层使用的是耐火浇注料+钢纤维，而保温层采用轻质保温浇注料+陶瓷纤维制品。由于该部位的特点，耐火浇注料在运行过程中出现大量的裂缝，裂缝约有10~20mm宽度不等，深度贯穿了整个工作层。久而久之，外部钢板超温碳化，内部工作层则脱落垮塌。
3）回料器。回料器是旋风分离器下部的设备，其任务主要是将分离器分离出来的床料返送至炉膛内。回料器工作层使用刚玉莫来石耐磨浇注料+钢纤维，保温层采用轻质保温浇注料+陶瓷纤维制品。回料器是循环流化床锅炉耐磨浇注料最容易出现问题的地方，特别是其拱背位置，浇注料经常出现大裂缝窜火，严重则脱落垮塌，致使钢板暴露在八九百度的高温之中。电厂每年都需要对该部位的浇注料进行更换，以及钢板更换，是目前我厂在浇注料问题上的难点之一。
2、各部位耐磨材料问题产生的原因分析
1）旋风分离器靶区。旋风分离器靶区由于接受高温、高速、高密度的物料冲刷，因此，磨损问题是靶区面临的主要问题。而与磨损相关的因素有很多，主要是和物料硬度、物料速度、工作层的平整度以及工作层的硬度有关。由于电厂之前经验不足，为了尽快恢复生产采用可塑料代替了刚玉莫来石耐磨砖。在可塑料硬度以及耐磨性都不如耐磨砖，而且施工平整度难以保证的情况下，反而恶化了靶区的磨损工况，使得靶区工作层更快失效。后来电厂决定改用硬度更高的碳化硅耐磨砖，想提高靶区的抗冲刷性，但结果还是失败了。原因是碳化硅砖硬度和耐温性虽然提高了，但抗震抗裂性能稍差，容易出现崩裂的情况。同时由于分离器温度达不到碳化硅烧结温度，因此碳化硅砖的耐磨性也没有达到预想效果。所以，寻求一种烧结温度接近分离器内部温度的、硬度和抗崩裂抗震性能较好的砖块是解决问题的关键。另外，在施工中需要严格控制安装质量，确保砖块平整度、圆滑过渡也是极其重要的。
2）旋风分离器老鹰嘴。老鹰嘴由于耐磨材料形状的突变，浇注料之间在膨胀收缩过程中相互推挤，形成裂缝。时间久了，浇注料便推挤出了原来的位置，逐步脱落。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆再加上内部烟气的压差，部分烟气夹带床料将从裂缝进入浇注料内，在压差作用下，进一步推挤浇注料，加快其失效。同时可发现内部销钉被拉直或断裂，说明销钉抓力不足以及强度不足。因此，老鹰嘴部位增加销钉的抓紧力和强度十分重要，同时浇注料要设置合理数量的膨胀缝和迷宫缝。
3）回料器。回料器耐磨浇注料开裂脱落，是我厂锅炉浇注料最常见、最难解决的问题。特别是其拱背部位，一旦出现大裂缝，内部高温床料便窜入裂缝内，掏空内部保温材料，导致外部钢板烧红，而且高温很快扩散，使得销钉碳化断裂，最后引起大面积浇注料脱落事故。经分析，产生裂缝原因主要是：一、旋风分离器耐磨砖块逐步下沉，挤压回料器浇注料，特别对回料器拱背的挤压尤为严重；二、回料器浇注料的销钉强度不足，出现大量弯曲变形情况，浇注料往钢板侧位移，使大裂缝增多。三、回料器浇注料在内部压差变化、以及床料翻滚震动情况下，使得浇注料裂缝加快形成和增多。
3、各部位采取的改进措施
1）旋风分离器靶区。针对靶区工作层平整度及圆滑过渡问题，电厂于2013年对分离器进口烟道直墙，由原来的耐磨浇注料改为抗崩裂砖。目的是使床料在进入靶区前，能获得有较均匀的速度和一致的方向。同时靶区部位改为铬刚玉莫来石耐磨砖，此砖块与碳化硅耐磨砖耐磨性能相差不大，但铬刚玉莫来石耐磨砖烧结温度接近于分离器内部温度，其在运行当中相对容易烧结，表面更容易形成釉面，可大大提高耐磨性。而且铬刚玉莫来石耐磨砖抗热震性能更好，不容易崩裂，成本也比碳化硅砖低。
施工方面，需要严格控制施工质量，每道工序均按工艺要求进行。施工前，必须检查耐火砖不能有裂纹、层裂、缺边、掉角等外观质量问题。检查其合格证明里化学成分、密度、烧后强度和烧成温度等理化指标是否达到使用要求。施工过程中，需重点检查勾钉是否满焊牢固。耐火砖在砌筑时要求灰缝饱满，砖缝为2mm。此外，一个班(8小时)一次砌筑耐火砖的高度以1.2M左右较为合适，因为这样既能保证砖缝饱满及砖缝要求，又能使砖缝受压均衡。耐磨砖施工表面必须平整、清洁，过渡圆滑。每隔8~9块耐磨砖需设置一道垂直膨胀缝，所有垂直膨胀缝需错列布置。每隔900mm高设置一道水平膨胀缝。
2）旋风分离器老鹰嘴。老鹰嘴浇注料在推挤作用下离开原来位置，内部销钉被拉长拉断，导致浇注料开裂以及脱落。因此电厂对老鹰嘴的销钉进行改造，由原来Φ8圆钢销钉，改为端部带折角的扁钢销钉，以提高其对浇注料的抓紧力，同时增加扁钢厚度来提高其强度，并增加销钉焊接密度。每隔1000mm~1200mm设置一道Z形膨胀缝，膨胀缝必须要平直均匀。可塑料施工中，拐角部位需一次成型，并使用胶锤捣打密实。
3）回料器。回料器改进主要采取以下几项措施：一、提高销钉强度和焊接密度，由原来Φ8圆钢销钉，改为端部带折角的扁钢销钉。材质由不锈钢309改为不锈钢310S。二、回料器本体浇注料结构由三层改为四层，即由原来的浇注料+轻质保温料+保温棉改为可塑料+可塑料+空心球保温浇注料+保温棉。原因是空心球比轻质保温料强度更高，不容易被掏空。增加一层可塑料，可以防止其裂缝贯穿至保温层，防止高温窜火至外部钢板。三、对拱背位置进行特殊处理。在采取四层结构的情况下，还在销钉中段位置焊接龟甲网，增加了可塑料的整体牢固性。施工过程可塑料拐角部位一次成型，并使用胶锤捣打密实。待一层可塑料干后再进行第二层可塑料施工。
结论
经对循环流化床锅炉不同部位浇注料产生问题的原因进行分析，并有针对性地改进耐磨材料和结构，在严格控制施工质量后，目前#5、#6锅炉浇注料开裂脱落等情况已得到有效控制。机组因浇注料问题而限负荷运行的情况也得到消除。
参考文献
[1]云河发电厂300MW循环流化床锅炉设备检修规程,2015.9；
[2]1036t/h循环流化床锅炉产品说明书,2010；18-19.
作者简介
陈兆镠（1983~），广东云浮人，2006年毕业于上海电力学院热能与动力工程系，现从事锅炉检修工作。
论文作者:陈兆镠
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/15
标签：耐磨论文; 料器论文; 浇注料论文; 销钉论文; 分离器论文; 旋风论文; 锅炉论文; 《电力设备》2017年第4期论文;