1、 837 循环流化床用耐火材料的配套与应用 冯运生 李燕京 臧凌云 张海波（北京天坛股份有限公司通达耐火技术分公司，100085）摘 要：根据循环流化床锅炉用耐火材料的设计要求，系统的分析了各类适用配套耐火材料的特 点，举例说明了该类材料在几大锅炉厂的应用与使用效果。关键词：北京通达 电力 循环流化床锅炉 不定型耐火材料 开发与应用 1 前言 随着我国经济发展和社会进步，进入新的世纪我国电力仍将以较高的速度发展。在电源结构中，以占能源 70%的煤为燃料的火力发电将长期保持较高的增长势头。近年来，随着人们环保意识的增 强，循环流化床锅炉作为一种主要的“清洁燃烧”装置大量被采用。据悉，各大锅炉厂的
2、循环流化 床供货合同已经安排到了 2005年，可见其发展势头之猛。这也带动了循环流化 床锅炉本身的不断完善与发展，并且使循环流化床逐渐走向大型化，已经有了 1000吨的循环流化 床设计。我们通达公司作为循环流化床配套耐火材料的供应厂商，也将通过不断地努力，为锅炉用耐火材料的技术进 步贡献力量。由于循环流化床锅炉用耐火材料的一些特殊性，受到各有关人士的更广泛重视。我们通达公司凭借较强的技术力量，经过几年来的不懈努力开发出了以耐磨浇注料 D-17M和耐磨可塑料 D-16S为代表的系列耐磨耐火材料及其配套产品，实现了对循环流化床锅炉用耐火材料的优化配套。近几年来我们在循环流化床不同部位的耐火材料配套
3、服务和使用上取得了良好的使用效果和技术经济效益。2 循环流化床用配套耐火材料的设计要求 循环流化床作为近几年来新涌现出的新型环保型锅炉，其结构复杂，且燃烧系统内有大量的高 浓度高速循环煤颗粒，因此该处耐火材料的损坏以磨损为主。这就要求它的内衬耐火材料强度高、耐磨性好。对于炉顶部位，由于密布众多穿墙管，要求耐火材料必须具有良好的施工性以保证施工 质量，较高的衬体强度以抵御气流的 冲刷，并且能 够 在高 温下 不 收缩 出现 裂缝，以 防止 气体和 飞灰泄漏。因此，该处耐火材料大 都 采用 快硬 性 微膨胀 耐火浇注可塑料。2.1 循环流化床锅炉配套耐火材料的类别 适 合循环流化床锅炉使用的配套耐
4、火材料主要有以 下五 大 类：（1）耐磨耐火浇注料：主要用在结构较复杂、可以 立模 浇注且 振 动较 小 的部位。如：布 风板、炉 膛底 部 集箱区 以及炉 膛 出 口、旋风分离器等 处。如：耐磨浇注料 D-17M。（2）耐磨耐火可塑（捣打）料：主要用在结构较复杂、无法立模 浇注 但 可采用 转 型 预制或手 838工 捣打、涂抹 的部位。如：水冷壁、一 次返 料 区、旋风分离器等。如：手 工 涂抹 型耐磨耐火材料 D-17M（手 工 涂抹 型）、耐磨可塑料 D-16S。（3）轻 质 隔热 浇注料：用在有 隔热 保 温 要求的部位，是 一种体 积 密度较 轻，现 场加水搅拌成具有一 定 流动性
5、 或粘 结性的不 定形 耐火材料。主要用于 需 要 隔绝热传导、防止热散失，而 不 承 受磨蚀 的部位。如：DL-4、DL-5、DL-7、DL-8、DL-10、DL-12、DL-14；（4）磷酸盐 结合高 铝 质高强耐火浇注料与可塑料：DP-14、DP-14S。（5）炉顶密 封 用耐火浇注可塑料：D-13S。2.2 循环流化床配套耐火材料设计规则 循环流化床锅炉耐火材料内衬的 正确 设计和 选 材 是 保证其 正常运行 的重要因 素。它的设计一 般 遵 循 如下规则：（1）目前，循环流化床用耐磨耐火材料的设计 趋 势 正 由 砖 衬结构 转 向不 定 型耐火材料；从未 来的发展 趋 势 看，不
6、 定形 耐火材料在技术上和施工 方法 上会有更大的的 改 进，其 整 体性和 适 应锅炉 结构上的优势，有能力与 砖 衬结构进 行竞争，并 替 代之。（2）根 据循环流化床锅炉不同炉型、采用的燃料 类 型以及经济 运行周 期的 需 要，在锅炉的不 同部位采用不同材质、不同性能的耐火材料，以达到炉衬 均衡蚀 损，提 高锅炉的 综 合经济效益。2.3 循环流化床主要部位的结构与耐火材料选型 虽然 各锅炉 制造 厂 家 对循环流化床锅炉的结构设计有 所 不同，但 其主要部位 如 流化 室、炉顶、过 渡烟道、旋风分离器 及过 热器等 部位结构 无 大的 变 化。（1）流化 室全 部为 水冷 炉墙，即
7、在 膜式壁 上大密度布置 销钉，而后 浇注高强耐磨耐火浇注料。炉顶结构设计与流化 室相 同，一 般 采用高强耐磨耐火浇注料在地 面 浇注完 毕后整 体 吊 装，也有设计耐磨可塑料进 行 地 面预制或吊 装 后捣打 施工。（2）冷风室空间小、结构复杂，但 磨损不 是太 强，采用 普 通耐磨耐火浇注料在地 面 浇注 养护 后整 体 吊 装。（3）热器前 顶部 烟 气流速高，磨损 严 重，采用高强耐磨浇注料。（4）烟 气进入 省 煤 器前烟道 流速 偏 高，故后侧 墙仍采用高强耐磨浇注料。（5）旋风分离器 由于有大量的高浓度高速循环煤颗粒通过 造成相当 大的磨损，另外旋风分离 器是筒 体结构，施工有
8、一 定 的 难 度，采用耐磨耐火浇注料。3 循环流化床用配套耐火材料 3.1 循环流化床锅炉各部位用料情况（见附表 1）3.2 循环流化床用各类配套耐火材料的特点 3.2.1 耐磨耐火浇注料 D-17M 特点：该料由 致 密 坚硬 的优质 矾石 和 刚玉 复合 做骨 料，加 入各种 微粉、纯铝酸钙水泥，外加 耐 磨增强 剂精心 配 制而成，耐磨性和 抗热震稳定 性较好、施工性能优良，中 温 强度不 下降。使用部位：主要用在循环流化床锅炉的布 风板、放渣 管、炉 膛 密 相区 以及炉 膛 出 口、旋风分 离器等 结构较复杂、可以 立模 浇注且 振 动较 小 的部位。839损毁机理：旋风分离器 使
9、用 温 度在 900左右，粒 子 浓度大，且流速高，磨损较 严 重。在燃料循环流化过 程 中，旋风分离器起 到了关 键 性的作用。循环流化床锅炉的 旋风分离器 必须 捕捉到 足够 的燃烧颗粒，并将其 返回 燃烧 室 内循环燃烧 才 能 满足正常运行 的 需 要。然而，大量的高浓度 循环煤粒 子 在高速通过 旋风分离器时 对 器壁造成很 大的磨损，磨损 状态 主要 呈层状削切机械 磨损。另外，循环流化床燃烧系统 温 度 场变 化 很 大，尤 其在 启、停 炉及发 生事故时，耐火材料会产 生热剥裂，因此要求炉墙材料必须具有较好的耐 急冷急热 性能。3.2.2 耐磨耐火材料 D-17M（手 工 涂抹
10、 型）特点：选择致 密 坚硬 的 骨 料、较 小 的 临界 粒 径，采用多 级 颗粒 级 配，选择 优良的结合 剂、超微粉 和 外加剂，配 制成水硬 性的耐磨 捣打 料，使材料达到 致 密高强，以 满足 施工的要求和使用效果。使用部位：需 要使用耐磨耐火材料部位的顶部、立面等，结构复杂不 易支模振捣。这种材料已 在 东方 化工厂的循环流化床锅炉上使用。使用的主要部位 是：旋风分离器 顶部、燃烧 室 上、下侧面、膨胀节、观 火 口等。这些部位对材料的要求：耐磨性好、强度高、能 捣打 施工。3.2.3 刚玉 质耐磨耐火可塑料 D-16S 特点：该料由 刚玉骨 料及 细粉 和各种 超微粉精心 配 制
11、而成，采用复合 磷酸盐 结合 基 质，外加 耐 磨增强 剂 和增塑 剂等，具有良好的可塑性，施工 简 单 适 合现 场捣打预制，并且耐磨损性好、耐 侵 蚀 性、抗 熔 蚀 性以及 抗热震稳定 性优良。塑化 剂、结合 剂、促 硬剂、膨胀剂 组 成。使用部位：在循环流化床锅炉的 水冷壁 顶部、惯 性 室（一 次返 料 区）、旋风分离器等 处，结构 较复杂，无法立模 浇注 但 可采用地 面预制或手 工 捣打 施工。3.2.4 刚玉 耐磨耐火浇注料 D-17MB 特点：该料 骨 料 分 别 采用 刚玉 号砂 和 段砂 及特 级 和一 级矾石，细粉 采用 180#和 325#的不同 级 配，并 掺 入
12、超微细粉-Al2O3粉 与 SiO2微粉，调 整微粉 用量，耐磨性和 抗热震稳定 性较好、中 温 强度不 下降，使用 温 度高。选 用不同厂 家生 产的同种 原 料，以 便 选 取 最佳 配 比。使用部位：循环流化床锅炉的布 风板、放渣 管、炉 膛 密 相区 以及炉 膛 出 口、旋风分离器等 结构较复杂、可以 立模 浇注且 振 动较 小 的部位。3.2.5 高 铝 质高强耐磨浇注料 特 点：该料采用优质高 铝骨 料和各种 微粉精心 配 制而成，使用 温 度高、耐 压 强度高、耐磨损性 好、具有良好的耐 侵 蚀 性和 抗 熔 蚀 性、抗热震稳定 性优良。使用部位：在循环流化床锅炉的 水冷壁 顶部
13、、惯 性 室（一 次返 料 区）、旋风分离器等 耐磨耐高 温 部位。3.2.6 快硬 性 水 玻璃 结合耐火可塑料 D-13S 特点：快硬 性 水 玻璃 结合耐火可塑料 初凝 速度 快，和 易 性好，便 于施工和 检修。其高 温 性能好，中 温 强度 下降 低，高 温下 体 积微膨胀，整 体性强，硬 化 后 有良好的耐 水 性。使用部位：主要用于锅炉炉顶密 封 穿墙管、烟道等。3.2.7 高 铝 质耐磨可塑料：DP-14S 特点：该料 是磷酸盐 结合的可塑料，具有耐火度高的特 点，在高 温下形成磷酸盐 的 三维网络 状 结构，使其具有 常温 强度高、中 温 强度不 下降 的特 点，增强了浇注料
14、在高 温下 耐磨损的性能；高 温 840热态 强度的 提 高，使浇注料的耐 侵 蚀 性和 抗 熔 蚀 性增强。耐火浇注料由于采用 磷酸盐 作为结合 剂，材料内部杂质 少，当温 度 急 剧 变 化 时，产 生 的体 积 应力 小，耐火材料的 热震稳定 性得到 明显 提 高。该 类 材料具有可塑性好、耐磨损性优良以及 热震稳定 性好的特 点。使用部位：循环流化床的 水冷风室、布 风板、点 火 器、通 风 梁 等 处。该部位使用 温 度不高，仅 为：500600，结构较复杂，无法立模 浇注 但 可采用地 面预制或手 工 捣打 施工。3.2.8 轻 质保 温 浇注料 DL-4、DL-5、DL-7、DL
15、-8、DL-10 特点：主要采用 页岩、膨胀 珍珠岩、漂珠、水泥等 原 材料配 制而成，导热 系 数低、隔热 性能好。使用部位：主要用于 需 要 隔绝热传导、防止热散失，且不 承 受磨 蚀 的部位。如：高、中、低 温 锅炉设 备 炉墙 隔热 密 封层 及炉顶、炉 门 和 看 火 孔盖 等 有 隔热 保 温 要求的部位。3.2.9 耐火 隔热 浇注料 DL-14 特点：采用多 孔 轻 质 熟 料 做骨 料，多 孔熟 料本身具有 堆 积 容 重 小、筒 压 或 颗粒强度高、耐火度高和 热导 率低 等 特 点，用它配 制 的耐火材料使用 温 度能达到 1400，具有体 积 密度 小、高 温 线 变
16、化 小、高 温 强度高、热导 率低 的特 点。使用部位：主要用于对 温 度和 导热 系 数 要求较高的 隔热层 部位。需 要 隔绝热传导、防止热散失，且不 承 受磨 蚀 的部位。3.2.10 耐火 隔热 浇注料 DL-12、DL-13 特点：采用优质 页岩 做骨 料、掺 加 了 黏土 和 微粉、选 用复合 外加剂，使材料 堆 积 更 加致 密，结 构更 趋 于合 理，使用 温 度为 800 1300，热导 率低、强度较高。使用部位：主要用于对 温 度和 导热 系 数 要求较高的 隔热层 部位。需 要 隔绝热传导、防止热散失，且不 承 受磨 蚀 的部位。3.2.11 高 铝 质 磷酸盐 结合耐火
17、浇注料 DP-14 特点：磷酸盐 结合耐火浇注料耐火度高，在高 温下形成磷酸盐 的 三维网络 状 结构，使其具有 常 温 强度高、中 温 强度不 下降 的特 点，增强了浇注料在高 温下 耐磨损的性能；高 温热态 强度的 提 高，使浇注料的耐 侵 蚀 性和 抗 熔 蚀 性增强。耐火浇注料由于采用 磷酸盐 作为结合 剂，材料内部杂质 少，当温 度 急 剧 变 化 时，产 生 的体 积 应力 小，耐火材料的 热震稳定 性得到 明显 提 高。使用部位：循环流化床的 水冷风室、布 风板、点 火 器、通 风 梁 等 处。该部位使用 温 度不高，仅 为：500600，结构较复杂，无法立模 浇注 但 可采用地
18、 面预制或手 工 捣打 施工。选择适当 的 最 大 颗粒粒 径，采用多 级 颗粒 级 配，选择 优良的结合 剂，超微粉 和 外加剂 配 制成 在中 温区 能 够 达到 致 密 高强的耐磨耐火浇注料。4 应用 我公司 研 制 开发的耐火材料 理 化 指标符 合要求、施工性能优良，已在国内大型锅炉厂（如 济 南 锅炉厂、武汉 锅炉厂、无 锡 锅炉厂、哈尔滨 锅炉厂、上 海 锅炉厂、东方 锅炉厂 等）锅炉上配套使用，取得了良好效果，完 全满足 电力 行 业 新型炉衬材料的 需 要，具有良好的 推 广应用 价值，举例 如下：（1）2000年 10月：山西 省 交城县义望铁 合 金矸 石 发电有 限责任
19、 公司 35T/H CFB锅炉 返 料 区 和 旋风分离器，选 用我公司 D-16S刚玉 耐磨可塑料，与 河南某 耐火材料厂 家 对 比，我公司产品 明显 841使用效果好，使用过 程 中 只稍 有磨损，未 发现 脱落。该厂 反 应 D-16S刚玉 耐磨可塑料使用 很 好，至 今 仍 选 用该料。（2）2000年 5月：北京 保 利泰克贸 易 有 限 公司于在上 海某 电厂施工使用 D-17MB 刚玉 耐磨浇注料，反映 该产品施工 方 便，材料性能好。（3）2002年 4月：北京 通 州 东方 化工厂（四川 锅炉厂设计）一 台 35吨循环流化床 选 用我厂材料 磷酸盐 结合高 铝 质浇注料 D
20、P-14、磷酸盐 结合高 铝 质可塑料 DP-14S、高强耐磨耐火材料 D-17M（涂抹 型）、轻 质 隔热 浇注料 DL-5，目前 已 烘 炉完 毕 投 入 正常 使用。据 客户反映，材料强度 很 高，耐磨性较好，虽然 有 少许 微裂 纹，但 不 影响 使用。（4）2002年 4月：无 锡华光 锅炉 股份 有 限 公司在内 蒙 临 河 的 项 目，两台 58MW循环流化床 选 用我厂材料，自 流 式刚玉 耐磨浇注料 D-17MB、高强耐磨浇注料 D-17M、刚玉 质耐磨 捣打 料 D-16S、中质 隔热 耐火浇注料 DL-14、轻 质 隔热 耐火浇注料 DL-8。我 方 派 技术人 员 前
21、往指 导 施工，施工 方 反映：材料施工 方 便、强度高、性能好。（5）2003年 2月：哈尔滨 锅炉厂 白杨河 电厂 两台 465吨（HG-465/13.7-L.PM7）CFB锅炉的 全 部配套耐火材料由我公司 提 供：D-17M、DP-14S、DL-10、DL-7、G-16、D-16S。今 年 7月份 施 工完 毕，已经 点 火 运行。目前运转状态 良好。（6）2003年 2月：上 海 锅炉厂济 宁 电厂 两台 440吨（440T/H）CFB锅炉的 全 部配套耐火材 料由我公司 提 供：D-17M、D-17M（捣打 型）、DL-10、DL-7、DL-5、D-16、D-16S。今 年 6月份
22、 施工完 毕，已经 点 火 运行。目前运转状态 良好。（7）2003年 9月：烟 台华鲁 热 电有 限 公司一 台 75吨循环流化床我厂 包 工 包 料，用了 DF-17M、D-16S、D-14、D-16、DL-5、DL-10等 配套耐火材料。（8）2003年 10月：河北 太行水泥 股份 有 限 公司一 台 75吨循环流化床 选 用我厂 D-17M、D-14、D-16 M、DL-5、DL-8等 配套耐火材料。（9）2004年 1月：东方 锅炉厂 义马 电厂 两台 440吨（440t/h）CFB锅炉 选 用我厂 DF-17M、D-16S、D-14、D-16、DL-5、DL-10等 配套耐火材料
23、。5 结束语 在对循环流化床锅炉用耐火材料的开发应用过 程 中，我们发现锅炉的不同部位因结构不同，施 工 方式 的要求也各 异，耐火材料的 选择 除 了必须 适 应该部位的工 况条件，还 必须 适 应对施工 方式 的 要求。因此我们 研 制 开发出了 适 用的各 类 耐火材料，完 全满足 了电力 行 业 循环流化床耐火材料配套 的 需 要。我公司 是目前 国内供应不 定形 耐火材料的 最 大 专业 开发 制造 商。公司 拥 有国内 领先 水 平 的不 定 形 耐火材料 自 动化 生 产 线，年 生 产能力达 80,000吨，从 原 料 破碎 到 成 品入 库 的 全 过 程均 采用计 算 机集
24、 中 控 制，并配 备 有完善的实 验 设施和 先 进的 理 化 检测 设 备。公司 始终 坚 持开展 TQC活 动，推 行 日 本 5S现 场 管 理 模式；2002年通过 ISO9001 2000版 的 认 证和 ISO10012-1计量体系 认 证；2000年 建 成 公司 局域网，初 步实现 自 动化、网络 化、无 纸 化 办 公，并在 互联网 上 建 立 了 门户网站，推 进 电 子 商务。842北京天坛股份 有 限 公司通达耐火技术 分 公司，针 对循环流化床锅炉炉墙工 程，可以向用 户 提 供 全面 的 售 前、售 中和 售 后 咨询，并可实施 从 炉墙设计到材料配套 提 供、施
25、工、烘 炉、调试 的 全 部 或 部 分 工 程 总 承 包。我们期 待 着为各大锅炉厂与电厂 提 供更 加 优质的产品与服务！附 表 1 循环流化床各部位用耐火材料 情况 主要部位 炉墙 名称 用料 名称 用料 牌号 使用 温 度 水冷风室 布 风板 高 铝 质高强耐火浇注料 D-14 或 DP-14、D-15、D-16 500 600 点 火 器 高 铝 质高强耐火浇注料 或 可塑料 D-14 或 DP-14、DP-14S、D-15、D-16 500 600，点 火 时易超温，瞬 间 可 达到 1300 观 火 口 涂抹 型耐磨浇注料 D-17M（手 工 涂抹）通 风 梁 高 铝 质高强耐
26、火浇注料、快硬 性 微膨胀 耐火浇注可塑料 DP-14、D-13S 膨胀节 涂抹 型耐磨浇注料 D-17M（手 工 涂抹）密 相区 稀 相区 炉 膛 顶部 耐磨浇注料 或 耐磨可塑料 D-17M、D-17MB或 D-16S、D-17M（涂抹 型）1.燃烧 室 炉 膛 与 旋风分离器 过 渡 段 双 层 结构：耐磨浇注料 或 耐磨可塑料+轻 质 隔热 浇注料 D-17M、D-17MB或 D-16S、DL-8 或 DL-10 900 2.旋风分离器 炉墙 顶部 耐磨浇注料 或 耐磨可塑料 D-17M、D-17MB或 D-16S、D-17M（手工 涂抹）700 800 3.省 煤 器 轻 质 隔热 浇注料 DL-5 4.尾 部 烟道 双 层 结构：重质浇注料+轻 质 隔热 浇 注料 D-14或 D-15 DL-8或 DL-10 500 600 5.放渣口 耐磨可塑料 D-16S
