如何提高循環(huán)流化床鍋爐耐火材料施工質(zhì)量

魏鴻杰 翟智勇

0 引言

循環(huán)流化床鍋爐采用流態(tài)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(huán)流化床鍋爐是一種國(guó)際公認(rèn)的潔凈煤燃燒技術(shù)，以其燃料適應(yīng)性廣、脫硫效果好、NOx排放量低、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)燃煤電站中方興未艾。在循環(huán)流化床鍋爐中，經(jīng)破碎篩分后的鍋爐燃料和起脫硫作用的石灰石送入爐內(nèi)后，在一、二次風(fēng)作用下產(chǎn)生流化沸騰燃燒沿爐膛上升，熱量傳遞到水冷壁和爐內(nèi)懸吊屏，然后繼續(xù)上升經(jīng)爐膛出口分別進(jìn)入后側(cè)的旋風(fēng)分離器，燃燒后的煙氣在旋風(fēng)分離器中進(jìn)行氣固兩相分離，未被分離的高溫?zé)煔饨?jīng)分離器上部出口進(jìn)入出口煙道去鍋爐尾部煙道，被分離下來的固體粒子經(jīng)回料器再返回爐膛下部。在循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行中，含有燃料、燃料灰、石灰石及其反應(yīng)產(chǎn)物的固體床料，在爐膛—旋風(fēng)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(huán)流動(dòng)中，在爐內(nèi)進(jìn)行高效率燃燒及脫硫反應(yīng)。除床料在這一回路中作外循環(huán)流動(dòng)外，床料在重力作用下，沿爐內(nèi)四壁不斷地進(jìn)行內(nèi)循環(huán)。

因此，在循環(huán)回路的相應(yīng)部位必須采取可靠的防磨措施，以防止循環(huán)回路中產(chǎn)生的嚴(yán)重磨損。如何保證耐磨耐火材料施工質(zhì)量，確保鍋爐長(zhǎng)期、安全運(yùn)行凸顯重要。

結(jié)合山西省耀光平遙電廠200 MW循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)耐磨耐火施工，我們認(rèn)為應(yīng)從以下幾點(diǎn)加強(qiáng)質(zhì)量控制。

1 人員素質(zhì)

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(gè)部位都涉及到模具制作安裝，模具制作、安裝質(zhì)量的好壞直接影響到澆筑的質(zhì)量。模具接縫及拼縫間的間隙應(yīng)控制在1.5 mm內(nèi)，大于1.5 mm時(shí)，會(huì)出現(xiàn)振打時(shí)耐火耐磨材料滲漏，導(dǎo)致拆模后出現(xiàn)模具接縫，同時(shí)模具安裝支撐點(diǎn)不合理容易出現(xiàn)澆筑時(shí)發(fā)生彎曲和破裂，造成澆筑表面不平整，容易導(dǎo)致渦流現(xiàn)象，嚴(yán)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(huán)流化床鍋爐焊接工程量大，除設(shè)備廠家已經(jīng)焊接完畢的部位(密相區(qū)、懸吊屏、包墻前墻)，其余分離器進(jìn)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(shù)熟練、有責(zé)任心，否則出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題會(huì)導(dǎo)致澆筑料脫落。

3)爐瓦工，旋風(fēng)分離器采用耐磨磚砌筑，旋風(fēng)分離器內(nèi)部在運(yùn)行過程中磨損非常嚴(yán)重，對(duì)施工質(zhì)量要求非常嚴(yán)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(dǎo)致物料先磨損掉灰漿繼而影響到耐磨磚的整體穩(wěn)固性，導(dǎo)致耐火磚整體脫落。

4)同時(shí)技術(shù)人員必須在施工前熟悉圖紙并且編制切實(shí)可行的施工措施，在施工前期對(duì)各施工人員交底清楚，并會(huì)同質(zhì)檢人員檢查每道工序是否按照設(shè)計(jì)施工，在耐磨材料施工中腳手架搭設(shè)必須保證施工的安全與到位。

2 機(jī)械選用

現(xiàn)在循環(huán)流化床鍋爐耐磨耐火澆筑料施工普遍選用500型強(qiáng)制式攪拌機(jī)。在施工現(xiàn)場(chǎng)取樣進(jìn)行試塊檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)試塊經(jīng)過凝固、養(yǎng)護(hù)、1100℃烘烤后，抗壓強(qiáng)度不及設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1/2。懷疑為材料質(zhì)量問題，廠家技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)土建實(shí)驗(yàn)室嚴(yán)格按照水灰比配制，經(jīng)土建實(shí)驗(yàn)室水泥膠砂攪拌機(jī)攪拌，振動(dòng)操作臺(tái)振動(dòng)后，經(jīng)凝固、養(yǎng)護(hù)、1100℃烘烤后，抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，使用此強(qiáng)制攪拌機(jī)攪拌過程中，按照設(shè)計(jì)水灰比無法將澆筑料攪拌均勻，存在加大摻水量的現(xiàn)象。我們發(fā)現(xiàn)是機(jī)械問題后，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)械進(jìn)行改造，提高其轉(zhuǎn)速與電機(jī)功率。按照水灰比進(jìn)行攪拌后，重新做實(shí)驗(yàn)，試塊滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3 模具選用

在施工初期我們選用木質(zhì)模具，在澆筑過程中發(fā)現(xiàn)有跑模及局部變形的現(xiàn)象，發(fā)生以上情況必須將耐磨耐火材料清除，重新澆筑，浪費(fèi)人力、物力。針對(duì)以上問題我們?cè)陔S后施工中平面部位施工采用鋼模板，異形件部位采用加強(qiáng)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(diǎn)控制環(huán)節(jié)

針對(duì)影響耐磨耐火澆筑料質(zhì)量的施工我們從以下幾點(diǎn)進(jìn)行控制。

4.1 異形模板配置安裝

木模制作、安裝質(zhì)量的好壞直接影響到澆筑的質(zhì)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(yán)，須用封口寬膠帶密封。

制作好的木模須進(jìn)行預(yù)組合，接縫及拼縫間的間隙控制在1.5 mm 內(nèi)。

木模的安裝須根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)按一定的先后順序進(jìn)行，以保證木模的配制質(zhì)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(diǎn)應(yīng)合理，防止?jié)仓r(shí)發(fā)生彎曲和破裂。模件間連接縫嚴(yán)密緊固，防止振打時(shí)耐火耐磨材料滲漏。

4.2 攪拌

攪拌、澆筑、振搗必須連續(xù)施工。通常一盤料從攪拌到澆筑完成不應(yīng)超過30 min。攪拌是一個(gè)重要的工序，它直接影響到耐火耐磨澆筑質(zhì)量的好壞。應(yīng)攪拌充分，嚴(yán)格控制加水量。水量的控制是關(guān)鍵，加水過多，凝固時(shí)間延長(zhǎng)，機(jī)械強(qiáng)度降低;加水過少，振動(dòng)質(zhì)量差，強(qiáng)度低，不利于排氣而易出現(xiàn)內(nèi)部氣孔。

攪拌時(shí)間:攪拌時(shí)間根據(jù)耐火耐磨澆筑料種類而不同。一般不應(yīng)超過7 min。攪拌順序:將材料倒入攪拌機(jī)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(jìn)行充分的攪拌。余下的水，根據(jù)目測(cè)或利用拋球試驗(yàn)檢查拌料情況決定加水多少，以達(dá)到最佳效果。

攪拌必須要專人負(fù)責(zé)。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(lián)系，有效控制整個(gè)澆筑的時(shí)間。若停電或機(jī)具出故障，攪拌好的耐火耐磨材料超過30 min未用完，則報(bào)廢。為保證澆筑料的正常凝固和硬化，水質(zhì)非常重要，一般采用潔凈的生活飲用水(pH值6.5～7);施工現(xiàn)場(chǎng)溫度在+5℃～+30℃為宜。

4.3 振搗

耐火澆筑料倒入模中，及時(shí)振搗，緩慢插入料層連續(xù)振動(dòng)，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(diǎn)振動(dòng)時(shí)間不宜過長(zhǎng)，防止粗大骨料上浮，保證振搗要填充，不得出現(xiàn)空穴和死角。在無法振動(dòng)的地方用榔頭沿模板豎立方向輕輕振動(dòng)模板，保證澆筑料混合均勻，不出現(xiàn)蜂窩麻面。澆筑部件一次性連續(xù)施工，盡量不中斷，嚴(yán)禁重復(fù)利用澆筑料。澆筑料施工后嚴(yán)禁二次施工進(jìn)行修補(bǔ)抹面找平。

4.4 膨脹縫的留設(shè)

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(xiàn)不規(guī)則的裂縫，澆筑料采用分塊澆筑，縱橫交錯(cuò)布置塊與塊之間留設(shè)自然斷縫，為了保證塊與塊之間接縫的嚴(yán)密性，接縫均采用Z形縫，膨脹縫采用陶瓷纖維紙?zhí)畛?，以補(bǔ)償高溫時(shí)耐火澆筑料的微膨脹，防止?jié)仓媳砻媪鸭y。在四周墻體角部、頂部和側(cè)墻的陰角處也設(shè)置膨脹縫，防止因膨脹方向不同，導(dǎo)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(nèi)部旋轉(zhuǎn)不形成局部渦流。成型磚砌筑時(shí)，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(dá)90%以上，施工表面圓滑過渡、清潔;卸載托板下部留設(shè)膨脹縫;注意拉鉤件與耐磨拉鉤磚之間的配合問題，留設(shè)正確的膨脹間隙;處理好分離器筒體與錐體之間的過渡區(qū)施工。

4.6 不同澆筑料之間的接口處置

在鍋爐密相區(qū)施工時(shí)，由于此區(qū)域的四周有許多開孔，開孔用梳形板和鋼板構(gòu)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(dòng)鍋爐的燃燒器開口，二次風(fēng)口、測(cè)溫口、測(cè)壓口和門孔。此處施工應(yīng)注意施工順序安排，建議先進(jìn)行開孔位置的耐磨耐火材料澆灌，最后進(jìn)行密相區(qū)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(shí)不損壞密相區(qū)可塑料，最后進(jìn)行大面積密相區(qū)施工，可以進(jìn)行找平工作，避免出現(xiàn)接口不平整，保證了各自質(zhì)量的同時(shí)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(duì)已施工好的耐磨耐火材料造成損壞，同時(shí)也對(duì)保證耐磨耐火材料質(zhì)量有決定性因素。平遙電廠施工時(shí)我們先進(jìn)行非承壓部件的耐火材料施工，后進(jìn)行懸吊屏、密相區(qū)開孔、密相區(qū)，最后進(jìn)行布風(fēng)板的施工。在分離器進(jìn)出口煙道我們先進(jìn)行側(cè)墻施工，后進(jìn)行頂部施工，最后進(jìn)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(shí)不受損壞。在異形件部位我們與相鄰部位一起進(jìn)行整體澆筑，保證了材料的完整性。

5 設(shè)計(jì)方面

在平遙電廠烘爐結(jié)束后，我們發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)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(xiàn)剝落現(xiàn)象;2)膨脹節(jié)位置設(shè)計(jì)的硅酸鋁填充物在運(yùn)行中出現(xiàn)脫落現(xiàn)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(wěn)定性，從內(nèi)部影響到耐磨耐火材料的質(zhì)量。其次因落煤管傾斜角度存在問題，落煤口的不銹鋼設(shè)計(jì)過短，造成播煤風(fēng)直接沖刷澆筑料，加之一次風(fēng)和啟動(dòng)床料混合形成高速氣流對(duì)落煤口處的沖刷，使?jié)仓媳粚訉觿冸x成粉末隨煙塵排出。還有風(fēng)量調(diào)整的原因，在進(jìn)口煙道底部發(fā)現(xiàn)積灰，且積灰偏于一側(cè)(左側(cè))，在運(yùn)行中存在風(fēng)量調(diào)配問題。

2)硅酸鋁棉為散裝材料，在此處填塞，隨著煙氣流動(dòng)必定會(huì)帶出部分硅酸鋁棉，較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)使膨脹節(jié)處材料全部掏空，造成膨脹節(jié)損壞，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)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(wǎng)覆蓋，防止隨煙氣帶出。

6 結(jié)語(yǔ)

循環(huán)流化床耐磨耐火材料的使用年限既與施工質(zhì)量有關(guān)，同時(shí)也與設(shè)計(jì)、材料質(zhì)量、運(yùn)行有密切聯(lián)系，只有在完善設(shè)計(jì)、材料優(yōu)良、精心施工、精確運(yùn)行各方面的通力合作才能確保循環(huán)流化床鍋爐耐磨耐火材料的使用壽命，同時(shí)建議耐磨耐火材料供應(yīng)商、施工隊(duì)伍和烘爐為同一廠商，這樣避免了責(zé)任不清和材料浪費(fèi)，促使其在施工過程中不斷優(yōu)化配比。

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