大型循環(huán)流化床鍋爐爐襯砌筑施工工藝

譚杰

(中國能源建設(shè)集團(tuán)湖南省火電建設(shè)公司，湖南株洲 412000)

循環(huán)流化床 (下簡稱CFB)鍋爐是新型潔凈煤燃燒鍋爐，以其燃料適應(yīng)性強(qiáng)、燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、低污染物排放等優(yōu)點(diǎn)迅速發(fā)展。大多數(shù)300 MW級電站CFB鍋爐一般都采用爐襯技術(shù)作為鍋爐的防磨損技術(shù)，而爐襯的平整度控制、密實(shí)性檢測控制、主要磨損區(qū)域施工質(zhì)量控制等是CFB鍋爐爐襯砌筑施工的關(guān)鍵。關(guān)鍵技術(shù)的有效實(shí)施是保證工藝砌筑施工的爐襯耐火防磨效果，提高CFB鍋爐的安全性、經(jīng)濟(jì)性的有力保障。

目前，CFB鍋爐爐襯砌筑施工一般包括不定型耐火耐磨材料澆筑、搗打施工和定型耐火、保溫材料的砌筑施工等。

1 不定型耐火耐磨材料的澆筑與搗打施工工藝

不定型耐火耐磨材料澆筑與搗打施工的部位主要包括:爐膛密相區(qū)、風(fēng)室水冷壁、管屏、旋風(fēng)分離器等受熱面設(shè)備及點(diǎn)火風(fēng)道、旋風(fēng)分離器出口煙道、回料裝置、外置床等非受熱面設(shè)備的迎火面。工藝流程為:施工準(zhǔn)備→放線定位→錨固件及附件安裝→作業(yè)面金屬表面處理及刷瀝青漆→模板安裝→耐磨耐火材料攪拌→耐磨耐火材料澆筑或搗打施工→模版拆除→檢驗(yàn)→低溫烘爐。操作要點(diǎn)如下:

1.1 施工準(zhǔn)備

爐襯施工前應(yīng)完成如下工作:施工部位的安裝工作已完成;相關(guān)焊縫打磨工作結(jié)束;臨時(shí)設(shè)施已全部清除并經(jīng)驗(yàn)收合格辦理相關(guān)交接簽證;材料準(zhǔn)備充足并經(jīng)現(xiàn)場檢驗(yàn)合格，施工工器具完備;相應(yīng)技術(shù)文件齊全和安全措施準(zhǔn)備完畢。

1.2 放線定位

設(shè)備安裝工作完成后，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙尺寸復(fù)檢，確定爐襯施工平面標(biāo)高與曲面中心:一般用琴線或1 mm線徑鋼絲對施工部位進(jìn)行放線定位工作。

1.3 錨固件及附件安裝

現(xiàn)場錨固件安裝圖例，如圖1。

鍋爐承壓件部位的錨固件焊接應(yīng)在鍋爐水壓試驗(yàn)前完成。錨固件及附件的材質(zhì)、型號、安裝尺寸以及安裝方向符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，安裝間距誤差應(yīng)≤3 mm，垂直度及彎曲度≤3 mm，托磚板不得向下傾斜。錨固件應(yīng)焊接牢固，特殊部位參照周邊部位的設(shè)計(jì)增加錨固件的密度并安裝完后，應(yīng)對全部焊縫進(jìn)行表面檢查并確認(rèn)合格。錨固件頭部按設(shè)計(jì)要求全部安裝塑料帽。針對錨固件當(dāng)無塑料帽設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在其錨固件的端頭涂刷瀝青等防膨脹措施。

1.4 作業(yè)面金屬表面處理及刷瀝青漆

爐襯施工前，清除金屬表面的灰塵、浮銹和其它殘留物，并按設(shè)計(jì)要求涂刷瀝青漆;同時(shí)對錨固支撐件安裝位置周圍20 mm范圍內(nèi)的表面除銹。

1.5 模板安裝

支模前檢查施工作業(yè)面是否清理干凈，確認(rèn)后方可支模。模板的形狀應(yīng)與施工面相符，尺寸準(zhǔn)確，表面光滑且涂有油膏，以利脫模。模板表面應(yīng)光滑、清潔，且安裝牢固可靠，拼接縫間隙≤1 mm，相鄰兩板表面高低差≤1.5 mm。在施工振打過程中不得出現(xiàn)移位與變形現(xiàn)象。

1.6 耐磨耐火材料攪拌

耐火澆筑料的組成允許偏差應(yīng)符合表1的規(guī)定。攪拌合格的澆筑料應(yīng)符合廠家技術(shù)文件要求。一般情況下，澆筑料的坍落度為30～50 mm，顏色應(yīng)一致，不得有離析和泌水現(xiàn)象。用干燥的攪拌器攪拌，第1次攪拌時(shí)宜稍微加點(diǎn)拌和液，以事先濕潤攪拌設(shè)備。攪拌不同材料 (包括不同批次的材料)時(shí)，應(yīng)清洗干凈相關(guān)的機(jī)具及運(yùn)輸工具。耐磨耐火材料經(jīng)攪拌后一般應(yīng)在30 min內(nèi)施工完畢。

表1 澆筑料組成材料計(jì)量結(jié)果允許偏差 %

1.7 耐磨耐火材料澆筑或搗打施工

耐磨耐火材料澆筑施工應(yīng)符合如下規(guī)定 (如圖2所示):1個(gè)獨(dú)立的澆筑體內(nèi)，嚴(yán)禁有施工縫。在保溫材料上澆灌耐火澆筑料時(shí)，應(yīng)在保溫澆筑料養(yǎng)生期滿后進(jìn)行，養(yǎng)生期一般≥24 h。澆筑料與隔熱體間的防水措施完善。自流式澆筑料的施工應(yīng)取垂直堆積自流式澆筑，防止顆粒離析和間斷作業(yè)，嚴(yán)禁使用機(jī)械振搗，對于＞45°的墻和管道，一般不宜采用自流式澆筑。澆筑結(jié)束后剩余的澆筑料嚴(yán)禁重復(fù)使用。澆筑體應(yīng)振搗均勻密實(shí);根據(jù)澆筑體的實(shí)際位置選擇適當(dāng)?shù)恼駬v器，確定振搗時(shí)間，采用插入式振動器時(shí)，應(yīng)快進(jìn)慢出;振搗不宜從模板外側(cè)進(jìn)行，若需從模板外進(jìn)行振搗，則模板需具備較好的穩(wěn)定性，外部振搗器應(yīng)布置良好，持續(xù)振搗以保證良好的振搗效果;對個(gè)別粘度較大的澆筑料，可采用錘擊的方式進(jìn)行振搗。

耐磨耐火材料搗打施工示例如圖3所示。

施工條件應(yīng)符合如下規(guī)定:施工前材料的可塑性指數(shù)應(yīng)符合要求。攪拌好的搗打料應(yīng)預(yù)壓成坯。鋪料應(yīng)錯(cuò)縫靠緊、均勻，每層鋪料厚度≤100 mm。當(dāng)設(shè)計(jì)厚度＜100 mm時(shí)，可以不設(shè)置支撐模板;當(dāng)設(shè)計(jì)厚度超過100 mm，應(yīng)設(shè)置支撐模板;模板應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，不能在施工中發(fā)生位移;模板應(yīng)在施工完成24 h后拆除。搗打應(yīng)從接縫處開始，錘頭應(yīng)垂直于表面進(jìn)行搗打，印痕重疊≥1/2，宜為2/3，應(yīng)反復(fù)3遍以上;搗打應(yīng)平整、密實(shí)，采用橡膠錘頭。搗打過程中，如表面變干，應(yīng)噴少量霧狀水潤濕;搗打結(jié)束后，向火面嚴(yán)禁用水修磨。錨固磚應(yīng)設(shè)置在交接處，在搗打完畢后，應(yīng)先將同形狀的木模打入已搗打密實(shí)的施工體中，形成凹凸面后，再將錨固磚嵌入固定后再搗打密實(shí)錨固磚的周邊。吊掛磚與模板間的間隙宜為5～8 mm;搗打后，其間隙≤10 mm。耐火可塑料應(yīng)設(shè)置Φ4～Φ6 mm的通氣孔，深度應(yīng)為1/2～1/4搗固體厚度，間距150～250 mm。膨脹縫應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置，順直、兩側(cè)搗打密實(shí)、均勻。搗打施工宜連續(xù)進(jìn)行，施工中斷時(shí)應(yīng)在搗打料表面鋪設(shè)保護(hù)膜遮蓋;當(dāng)施工中斷時(shí)間較長時(shí)，接縫應(yīng)設(shè)在錨固磚或吊掛磚的中心線處;當(dāng)繼續(xù)施工時(shí)，應(yīng)將已搗實(shí)的接槎面刮去10～20 mm，表面刷粗糙后繼續(xù)施工?？伤芰鲜┕ね戤吅?，用塑料布覆蓋，不應(yīng)立即進(jìn)行烘爐。烘爐前，應(yīng)對可塑料的表面進(jìn)行檢查;裂縫＜2 mm時(shí)，應(yīng)對裂縫進(jìn)行修補(bǔ);＞2 mm時(shí)，應(yīng)進(jìn)行挖補(bǔ)處理。

1.8 模板拆除

底模拆除時(shí)，澆筑體的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于標(biāo)準(zhǔn)值的70%;側(cè)模拆除時(shí)澆筑體的強(qiáng)度應(yīng)能保證其表面及棱角完好，不受損傷;應(yīng)徹底拆除模板，不得遺留任何殘留物 (如鐵釘、木模等)。

1.9 爐襯質(zhì)量控制措施

為了確保不定型耐火耐磨材料爐襯的施工質(zhì)量，通過對爐襯拐角部位采取增加擾流裝置、對重點(diǎn)爐襯部位增加錨固件密度、對局部困難部位的爐襯提高施工一次合格率、合理設(shè)計(jì)模板、合理設(shè)置膨脹縫等技術(shù)措施，使CFB鍋爐不定型耐火耐磨材料爐襯砌筑的施工質(zhì)量得到可靠保證。

1.10 檢驗(yàn)

為了確保不定型耐火耐磨材料爐襯施工的密實(shí)性，利用超聲波對主要磨損區(qū)域的爐襯進(jìn)行回聲檢測，以判定不定型耐火耐磨材料爐襯施工的密實(shí)性。爐襯拆模完成并養(yǎng)護(hù)7 d后應(yīng)及時(shí)按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)不合格的部位返工處理，確保爐襯的施工質(zhì)量。

1.11 烘爐

1)全部爐墻養(yǎng)護(hù)期滿后宜立即烘爐。如不能及時(shí)烘爐，從開始施工至烘爐≤90 d，最長時(shí)間間隔≤180 d。全陶瓷纖維內(nèi)襯可不烘爐。

2)溫烘爐宜采用帶壓烘爐方式進(jìn)行烘爐，帶壓烘爐時(shí)最大蒸汽壓力宜為鍋爐額定壓力的30%～70%。

3)獨(dú)立外置設(shè)備 (如冷渣器、外置床、點(diǎn)火風(fēng)道等)爐墻可在主體爐墻 (如風(fēng)室、爐膛、分離器、回料系統(tǒng)、出口煙道等)的烘爐前單獨(dú)進(jìn)行烘爐。

4)額定蒸發(fā)量在480 t/h以下的循環(huán)流化床鍋爐，可采用局部電加熱或內(nèi)生熱煙氣 (如木材燃燒、油槍投油)的方法進(jìn)行烘爐，電熱元件與爐墻間的距離應(yīng)適中，燃油及火焰不得直接接觸爐墻。額定蒸發(fā)量在480 t/h以上的循環(huán)流化床鍋爐，應(yīng)采用外生熱煙氣 (如外置燃?xì)饣蛉加秃鏍t機(jī))的方法進(jìn)行烘爐。

5)烘爐機(jī)可布置在各烘爐部位門孔或某些大型開孔處，且靈活可控，單個(gè)門孔或大型開孔處可導(dǎo)入1～2臺烘爐機(jī)的熱煙氣。烘爐機(jī)額定輸出功率、布置臺數(shù)應(yīng)根據(jù)爐墻材料含水量、爐內(nèi)空間大小、受熱面內(nèi)水容積、本體熱阻等進(jìn)行綜合熱力平衡計(jì)算確定。

6)采用內(nèi)生熱煙氣法進(jìn)行烘爐時(shí)，最高烘爐溫度≥300℃;采用電加熱或外生熱煙氣法進(jìn)行烘爐時(shí)，最高烘爐溫度≥350℃。

7)烘爐方案及溫升曲線應(yīng)參照材料廠家的烘爐技術(shù)要求編制。當(dāng)要求不明確時(shí)，各恒溫點(diǎn)的保溫時(shí)間≥24 h，降溫速率≤30℃/h，溫度高于80℃時(shí)不得人為地強(qiáng)制冷卻爐墻，不得因烘爐意外中斷而導(dǎo)致溫度快速下降。

8)對含有機(jī)防爆纖維或快干劑的爐墻，各階段的溫升速率≤60℃/h，烘爐總時(shí)間≥72 h。

9)對不含有機(jī)防爆纖維或快干劑的爐墻，各階段的溫升速率≤15℃/h，烘爐總時(shí)間≥120 h。

2 定型耐火、保溫材料的砌筑工藝

定型耐火、保溫材料的砌筑施工的部位主要包括:點(diǎn)火風(fēng)道、旋風(fēng)分離器出口煙道、回料裝置、外置床等非受熱面設(shè)備，施工工藝應(yīng)符合如下規(guī)定，平壁保溫磚砌筑現(xiàn)場如圖4所示:

1)砌體應(yīng)錯(cuò)縫砌筑，錯(cuò)縫長度宜大于1/3磚的長度。

2)耐火磚縫厚度應(yīng)為2±0.5 mm。泥漿飽滿度＞90%;重要區(qū)域面積 (如濃相區(qū)、沖刷區(qū)等)＞95%。磚縫表面應(yīng)勾縫。

3)砌體的允許誤差應(yīng)符合規(guī)程規(guī)范要求。

4)嚴(yán)禁手工砍鑿耐磨耐火磚，應(yīng)采取機(jī)械切割，并做好環(huán)境污染控制。

5)錨固件安裝應(yīng)平直，彎曲度≤3 mm，應(yīng)垂直于砌體安裝;不得不拉或虛拉，砌體不能松動。耐磨耐火磚砌體與錨固件之間的間隙以及其中的柔性密封填料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

6)當(dāng)設(shè)計(jì)要求不明確時(shí)，膨脹縫應(yīng)避開孔洞或其他應(yīng)力集中部位設(shè)置，并在隔熱保溫砌體的對應(yīng)位置設(shè)置耐磨耐火遮縫磚。耐磨耐火磚砌體膨脹縫的設(shè)置應(yīng)符合如下要求:膨脹縫的設(shè)置應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定進(jìn)行設(shè)置;無膨脹縫設(shè)計(jì)時(shí)，每2～3 m設(shè)置1條膨脹縫;其寬度偏差≤2 mm，邊界應(yīng)平整;縫內(nèi)清潔，無灰漿、碎磚及其他雜物?？p內(nèi)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求填塞柔性的耐火材料，柔性耐火材料與向火面爐墻表面平齊，不應(yīng)超出爐墻表面;膨脹縫處的爐墻應(yīng)密實(shí)，無煙氣通道存在;外部爐墻需密封。

7)砌體的托磚板安裝，水平托磚板嚴(yán)禁傾斜向下，托磚板與其下部砌體的間隙和填充材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)托磚板下部間隙不能滿足設(shè)計(jì)或膨脹要求時(shí)，應(yīng)加工托磚板下部的磚，加工后的厚度≥2/3原磚的厚度。

8)砌磚時(shí)，應(yīng)使用木錘或橡膠錘找正，不應(yīng)使用鐵錘;砌筑弧形爐墻時(shí)，嚴(yán)禁將楔形磚的大小頭倒置;砌體中斷或返工拆磚時(shí)，應(yīng)做成階梯形的斜槎。

9)砌筑拱和拱頂時(shí)宜環(huán)砌或錯(cuò)砌，應(yīng)借助符合要求并正確安裝的拱胎進(jìn)行砌筑;拱胎應(yīng)在鎖磚全部打緊且所有錨固件拉緊后才能拆除，拱跨＞3 m時(shí)應(yīng)設(shè)置拱頂下沉標(biāo)志并做好記錄;拱頂鎖磚應(yīng)對稱布置，現(xiàn)場加工鎖磚的厚度≥2/3原磚的厚度，鎖磚設(shè)置數(shù)量應(yīng)符合表2的要求。

10)在耐磨耐火拱腳磚的水平及垂直受力傳遞方向上，不得砌筑強(qiáng)度低的保溫制品，大型拱頂?shù)哪湍ツ突鸸澳_磚應(yīng)緊靠拱腳梁砌筑。

11)平吊頂、斜頂以及圓形管道爐墻的砌筑，應(yīng)按照通用的砌筑規(guī)則，合理確定施工順序，吊掛磚的抗拉強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，不得存在明顯裂紋。

表2 鎖磚設(shè)置數(shù)量 塊

3 結(jié)束語

該施工工藝已成功應(yīng)用于廣東、新疆的某CFB鍋爐機(jī)組的爐襯。其運(yùn)行2年以來，鍋爐爐襯沒有開裂、垮塌，爐襯質(zhì)量良好，設(shè)備的磨損問題得到有效控制。

該大型循環(huán)流化床鍋爐爐襯砌筑施工工法已被中國電力企業(yè)建設(shè)協(xié)會評定為行業(yè)級工法。

工藝采用的爐襯施工的平整度控制、爐襯密實(shí)性檢測控制、主要磨損區(qū)域施工質(zhì)量控制等關(guān)鍵技術(shù)已通過中國電力建設(shè)企業(yè)協(xié)會專家委員會的技術(shù)鑒定。

〔1〕中國電力企業(yè)建設(shè)協(xié)會．關(guān)于公布2010年度中國電力建設(shè)工法的通知中電建協(xié)〔2010〕87號〔R〕．2010．