一、概述

我國是以煤為主要能源的國家，為節(jié)約能源、加強(qiáng)環(huán)保，政府有關(guān)部門對循環(huán)流化床煤燃燒技術(shù)倍加重視，已被列入國家科技攻關(guān)計劃。循環(huán)流化床煤燃燒技術(shù)是一種高效、節(jié)能、低污染的煤燃燒技術(shù)。在循環(huán)流化床中，煤不但NOx生成量低，而且煤粒子(10—0mm)在循環(huán)過程中燃盡后，渣中殘?zhí)剂康汀４送饬骰策€可使用多種固體燃料，采用爐內(nèi)加入石灰石的方法除硫而減少環(huán)境污染。從循環(huán)流化床鍋爐開發(fā)的全過程來看，無論是國內(nèi)還是國外，在運行過程中爐襯材料易被磨壞，其使用壽命短的問題已成為該種鍋爐發(fā)展中的一大難題。據(jù)報道，國外爐襯壽命可達(dá)一年以上，我國對循環(huán)流化床鍋爐用耐火材料進(jìn)行了大量研究、開發(fā)和試驗工作，取得了不少的經(jīng)驗。我廠經(jīng)過長期的試驗、實踐，發(fā)現(xiàn)高耐磨磚(HMS)是一種很好的爐襯材料，只要在使用過程中，能做到合理設(shè)計、精心施工、合理使用和正常維護(hù)的話，爐襯壽命達(dá)到二年以上的目標(biāo)是可以實現(xiàn)的。

二、高耐磨磚的耐磨性能

煤在循環(huán)流化床中燃燒產(chǎn)生高溫、高速和高濃度粒子流，對爐襯易造成磨蝕。因此爐材材料在耐磨性能上要求較高。磨蝕現(xiàn)象，特別是對耐火材料的磨蝕現(xiàn)象的認(rèn)識還是相當(dāng)有限的。由于影響因素很多(如粒子本身的情況及所處的狀態(tài)等等)；現(xiàn)有的幾種實驗方法的實驗結(jié)果尚不能普遍地解釋磨蝕現(xiàn)象，有時會出現(xiàn)異常情況。一般地說來，實驗結(jié)果在一定范圍內(nèi)有指導(dǎo)意義。B．CLAVAUD等曾做了400個樣品的磨蝕試驗，按ASTMC704法的磨蝕與冷態(tài)抗壓強(qiáng)度之間關(guān)系繪于圖1中。從圖1可以看到，當(dāng)冷態(tài)抗壓強(qiáng)度高于80MPa時，磨損量較低；高于120MPa時，磨損量可確保低于12cm3；高140MPa時，磨損量可低于4cm3。圖2為1000℃下熱態(tài)磨損和1000℃燒后冷態(tài)磨損之間的關(guān)系，看來二者之間關(guān)系比較復(fù)雜，再次表明冷熱態(tài)的磨損是不同的，不能簡單地推斷。但根據(jù)石化工業(yè)的經(jīng)驗與做法，圖l仍有指導(dǎo)意義。在循環(huán)流化床鍋爐爐襯的選擇上，我們認(rèn)為一般磨損部位，其材料的冷態(tài)抗壓強(qiáng)度在80MPa就夠了；對于磨損嚴(yán)重的部位(如旋風(fēng)筒入口處)其抗壓強(qiáng)度最好能達(dá)到140MPa左右，這時按ASTMC704法試驗的磨損量低于4cm3。對于澆注料來說，強(qiáng)度要選高些為宜。

三、高耐磨磚的應(yīng)用情況和使用要求

著名耐火材料公司DIDIER公司對循環(huán)流化床鍋爐用耐火材料研究較多，其配套使用情況見圖3，美國賓夕法尼亞州的一臺55t/h循環(huán)流化床鍋爐的爐村采用與RESISTALSK60C相同類型的磚，并在設(shè)計上又做了些改進(jìn)之后，使用壽命已達(dá)到一年以上。我國有些耐火材料經(jīng)過試驗使用壽命已有延長，但與連續(xù)使用三年以上的要求相差較遠(yuǎn)，必須對耐火耐磨材料進(jìn)行再次革新。現(xiàn)我們將一些自己研究、實驗的高耐磨磚材料的性能匯于表1中，我們經(jīng)過各種不同晶相的材料進(jìn)行系統(tǒng)的對比實驗，并對3種耐火材料原PA、高鋁磚和高耐磨磚（HMS）進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范的1100℃水冷20次試驗后，發(fā)現(xiàn)HMS磚的熱震穩(wěn)定性優(yōu)于其它類型的磚。我廠總工楊長珊(99年初已退休，退休前系中國建材研究院耐火材料研究所高級工程師)將此磚推薦給哈爾濱鍋爐廠，哈爾濱鍋爐廠于94年送樣給美國的PPc公司檢測，發(fā)現(xiàn)我廠耐磨磚的耐磨性能超過美國標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)表1中的HME磚的理化實測數(shù)據(jù)，以及美國PPC公司檢測的結(jié)果，我們認(rèn)為高耐磨磚配套循環(huán)流化床鍋爐是可行的。山東省都化集團(tuán)的2臺35t/h循環(huán)流化床鍋爐上用高耐磨磚代替PA磚，并且在爐膛里同一部位用HMS和PA二種磚同時砌筑，經(jīng)過連續(xù)運行一年后停爐檢查，PA磚已嚴(yán)重磨損，而HMS磚表面尚很光滑，不需維修尚可繼續(xù)運行2年以上。郯化集團(tuán)電廠經(jīng)3年多的運行后才維修HMS高耐磨磚。今年4月中旬該廠點火的75t/h循環(huán)流化床鍋爐仍全部采用我廠的HMS高耐磨磚。98年我廠在承建福建浦城電廠2號鍋爐(濟(jì)鍋產(chǎn)35t/h循環(huán)流化床鍋爐)時，根據(jù)郯化電廠的經(jīng)驗，繼續(xù)采用HMS高耐磨磚，經(jīng)一年多的運行后，該磚表面光滑，磨損較小，仍可繼續(xù)使用，根據(jù)使用情況估計可連續(xù)運行二年以上。

在利用HMS磚獲得成功時，我廠還解決了上升管的難題，原來設(shè)計的上升管上焊滿了銷釘，用耐磨澆注料澆注。由于金屬管吸熱和耐火澆注料的吸熱速度不同，熱膨脹系數(shù)根據(jù)測試也完全不同。故該種施工方法和設(shè)計不能保證長壽命使用．在浦城熱電廠有關(guān)工程技術(shù)人員的幫助下，我們決定在面向氣流方面用HMS磚代替澆注料。磚的兩頭做成契形，并予留?68的孔2～4個，便于耐熱不銹鋼鉤住，背面用耐熱不銹鋼拽成鋼筋網(wǎng)，再用澆注料澆注。磚與管的中間留10～20的膨脹縫。膨脹縫內(nèi)用耐溫1200℃以上的保溫材料或高溫膠泥填充。經(jīng)過一年多的運行，證明原來所存在的開裂、剝落、壽命短的問題全部解決。該技術(shù)先后在郯化集團(tuán)、萊西電廠、浦城熱電廠、淮北電廠等工程上推廣，獲得一致好評。根據(jù)以上用戶的反映．該磚(HMS高耐磨磚)確實能適應(yīng)各種不同型號的循環(huán)流化床鍋爐的不同部位的耐磨要求，使用壽命也較理想。

根據(jù)山東省郯化集團(tuán)電廠和福建省浦城電廠近三年來取得的經(jīng)驗。吸取淮北電廠鍋爐車間沈主任改進(jìn)意見，于99年2月在淮北電廠35t/h循環(huán)流化床鍋爐上全面采用我廠生產(chǎn)的高耐磨磚(HMS)以及陶瓷耐磨磚進(jìn)行維修。近一年多的連續(xù)運行，停爐后檢查，證明我廠HMS磚和陶瓷耐磨磚在循環(huán)流化床鍋爐上的使用是可行的，使用壽命是理想的。(附淮北電廠用戶報告)

循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備龐大、復(fù)雜，砌筑工作繁雜，難度大，但是另一方面卻力求砌筑工作高效、簡化。所以，要盡量減少使用磚型的品種，力求達(dá)到磚的標(biāo)準(zhǔn)化，并力求組合搭配而減少磚型；現(xiàn)我廠的磚已縮編，并能組合成5個磚型，而且全部可在重型壓力機(jī)上成型，從而保證了磚的質(zhì)量。砌筑前，必須精心挑選磚的外形，確保向焰面的磚要完好?；铱p必須選用與HMS磚的性能較為接近的灰縫料粘砌，灰縫嚴(yán)格控制在2mm以內(nèi)。據(jù)我廠施工隊反映，HMS磚灰縫宜選用JN一90高強(qiáng)度膠泥為好，并備大型切磚機(jī)隨時切制所需形狀和規(guī)格，以確保使用壽命。

四、結(jié)論

我國目前應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐的耐磨磚品種雖很多，但使用效果不一，價格差異很大。在長期的使用過程中，得到了很多用戶支持，如山東郯化集團(tuán)的宗華工程師和浦城電廠的方桂平工程師，他們給予了很多新的創(chuàng)意和技術(shù)革新建議，彌補(bǔ)了我們技術(shù)上的不足，為該產(chǎn)品提供了試用方面的便利。同時也得到了濟(jì)南鍋爐廠有關(guān)技術(shù)人員的大力支持，才取得預(yù)期效果。我們認(rèn)為高耐磨磚(HMS)在循環(huán)流化床鍋爐上的應(yīng)用是成功的，特別是在根據(jù)使用廠家的反饋信息，井在技術(shù)人員的幫助下，該磚使用壽命已提高到二年以上。根據(jù)表2的分析和對比，

HMs磚的價格屬于中等，廣大用戶是可以承受的，長期運行的成本費用是經(jīng)濟(jì)的。從使用壽命和價格方面對比分析，HMS磚應(yīng)該推廣，并值得推廣。

表2：國內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐上使用的部分耐磨磚

附注：

1、本文章部分章節(jié)摘自作者和楊長珊合并發(fā)表于1997年第3期(總第064期)《余熱鍋爐》雜志中第六篇《循環(huán)流化床鍋爐用耐磨材料》中的內(nèi)容．

2、表2中物理性能數(shù)據(jù)由我廠實驗室檢測儀器對單批產(chǎn)品的實測數(shù)據(jù)，可能有誤差．

表1 材料性能

我廠訂購濟(jì)南鍋爐廠YG35—3.82—M6循環(huán)床鍋爐，于1996年12月施工結(jié)束投入使用。第一次材料全部采購浙江長興廠家的耐火耐磨材料，實際使用不到一個月，查看即發(fā)現(xiàn)爐膛轉(zhuǎn)彎煙道及旋風(fēng)筒入口處嚴(yán)重磨損，不得已停爐大修．第二次采購山東淄博廠家的材料，也因為磨損嚴(yán)重而多次停產(chǎn)維修．這不僅影響了正常生產(chǎn)，還浪費了大量人力、物力、財力．

99年2月爐膛轉(zhuǎn)彎煙道，旋風(fēng)筒采用清華宜興耐火材料實驗廠的高耐磨碳高磚、陶瓷耐磨磚，現(xiàn)已使用8個多月，除轉(zhuǎn)彎煙道有少量磨損外，旋風(fēng)筒用的陶瓷耐磨磚現(xiàn)仍完好如初，至今仍在使用，清華宜興耐火材料實驗廠的高耐磨磚、陶瓷耐磨磚確實能耐沖刷、耐磨損，使用效果很好，是理想的耐火耐磨材料．并且利用高耐磨磚很好有解決了上升管無法解決的難題。望在今后的生產(chǎn)過程中，仍能選用優(yōu)質(zhì)材料，合理配方，嚴(yán)格工藝，保證質(zhì)量．我廠將長期選用該耐磨材料，保持我們兩廠之間長期協(xié)作．

 淮北市熱電廠

2000年3月7日

文章作者：清華煤燃燒工程研究中心宜興耐火材料實驗廠- 史岳明 孔 群