循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部非金屬防火防磨爐襯結(jié)構(gòu)，對鍋爐運行過程中受熱面的防磨及點火器的防火保護(hù)起到非常關(guān)鍵的作用。根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，目前投運的循環(huán)流化床鍋爐，由于爐襯損壞原因而造成鍋爐的故障率高達(dá)75%以上，己經(jīng)嚴(yán)重地影響到了鍋爐的長周期經(jīng)濟(jì)運行。特別是近幾年隨著循環(huán)流化床鍋爐的大型化的快速普及，對循環(huán)流化床鍋爐非金屬防火防磨結(jié)構(gòu)使用的可靠性也提出了更高的要求。循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)襯不同部位用到不同種類的耐火材料，如：耐磨澆注料、耐磨磚、耐磨可塑料、輕質(zhì)澆注料、輕質(zhì)磚和耐火纖維等。其中耐磨材料的設(shè)計、質(zhì)量、施工等是保證CFB正常運行的關(guān)鍵因素之一，因此充分認(rèn)識循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部爐襯結(jié)構(gòu)的損壞機(jī)理，合理選擇、正確使用耐磨材料，通過合理優(yōu)化改造，提高循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部爐襯的使用壽命，是保證大型循環(huán)流化床鍋爐長周期安全運行的前提條件。本文主要是對鉻剛玉可塑料的特點及循環(huán)流化床施工、烘爐等方面進(jìn)行了闡述。
1 鉻剛玉可塑料特點及使用部位
剛玉系指由電熔或燒結(jié)而制成的主礦相為α-A1203相的含Al203純度較高的材料。剛玉硬度很高(硬度9級)，熔點2050℃，熱膨脹系數(shù)為(1000℃)8.0x10-6/℃，彈性摸量也大，為36.3xl06Pa，導(dǎo)熱系數(shù)為5.82W/MK。其化學(xué)性穩(wěn)定，對酸和堿均有良好的抵抗能力，是生產(chǎn)耐火材料的重要高級原料之一。耐火材料用剛玉主要包括燒結(jié)剛玉和電熔剛玉。耐火材料用鉻質(zhì)原料主要包括天然鉻礦和人工合成的工業(yè)氧 化鉻。工業(yè)氧化鉻(Cr203)又稱氧化鉻綠，為綠色超細(xì)粉，粒度一般為-325目，Cr203含量大于98%。它以鉻酐、重鉻酸鈉(或鉀)與硫磺等經(jīng)高溫熔燒而成。在耐火材料中引入氧化鉻超細(xì)粉，在高溫下可與基質(zhì)形成固熔體，從而提高材料熱態(tài)強(qiáng)度等性能。鉻礦是指天然含鉻礦物，主要由鉻尖晶石礦物和其它伴生的礦物雜質(zhì)組成。鉻礦成分比較復(fù)雜，廣泛存在著Cr03、Al203、Fe203、Fe0、Mg0五種基本組成的類質(zhì)同置換。由于天然鉻礦中鉻鐵礦具有代表性，故鉻礦一般稱鉻鐵礦，鉻鐵礦通常呈粒狀和塊狀集合體，黑色，條痕褐色。硬度5.5-6.5，無解理性脆，比重4.2-4.8。熔點為2180℃。膨脹系數(shù)一般為(1000-1100℃)8.2x 10-6/℃，具有弱磁性。在高溫下體積穩(wěn)定，不發(fā)生膨脹收縮，不易與任何爐渣反應(yīng)。
可塑料是一種具有可塑性的泥料或坯料，在較長時間內(nèi)具有較高可塑性的不定形耐火材料。是由耐火骨料、粉料、結(jié)合劑、増塑劑和水分按比例組成的。結(jié)合劑通常是軟質(zhì)粘土、水玻璃、磷酸等。可塑料采用搗打法或震動方法施工。
鉻剛玉可塑料優(yōu)點：
A. 耐火度高；
B. 耐磨性好；
C. 高溫下抗腐蝕；
E. 熱震穩(wěn)定性好；
F. 自然形成龜裂不須予留收縮縫；
G. 施工方法簡單施工質(zhì)量有保證；
H. 易導(dǎo)熱水冷壁熱損失少提高鍋爐整體熱效；
I. 造價高。
以1025t/h循環(huán)流化床(CFB)為例鉻剛玉可塑料主要應(yīng)用關(guān)鍵磨損部位：旋風(fēng)分離器直段、爐膛出口、爐膛濃相區(qū)、水冷屏、氣冷屏、再熱屏，設(shè)計使用的耐磨可塑料均改用鉻鋼玉可塑料。
鉻剛玉可塑料的理化指標(biāo)
2 施工及烘爐
鍋爐受熱面銷釘區(qū)域部位在敷設(shè)鉻剛玉可塑料前必須補(bǔ)焊全，其它部位待“Y”型釘，“V”型釘焊接牢固后再進(jìn)行澆注，施工前清理干凈爐內(nèi)內(nèi)襯所有金屬構(gòu)件，并且在其上均勻涂刷1-2mm厚的瀝清，自然風(fēng)干。
爐內(nèi)內(nèi)襯施工原則上自上而下，即爐頂-爐膛出口煙窗-屏過-屏再-水冷壁前墻給煤口-爐膛-風(fēng)室，旋風(fēng)分離器入口煙道-旋風(fēng)分離器(因旋風(fēng)分離器與其出口煙道的中心筒之間間隙過小，需在水壓前即安裝中心筒前施工旋風(fēng)分離器上段回料器-旋風(fēng)分離器出口煙道。在施工前，首先對每一批內(nèi)襯材料進(jìn)行現(xiàn)場和隨機(jī)抽樣檢查，并且要做好試塊送有關(guān)檢驗站測試其各種性能，出試試驗報告。試樣的試驗滿足后，在攪拌機(jī)中加入一定量的內(nèi)襯材料，且依其材料的性能按比例加入適量的粘結(jié)劑，添加劑或固化劑和水；攪拌均勻。
把攪拌好內(nèi)襯材料倒入料斗，用布置好的卷楊機(jī)運輸至工作面，敷設(shè)或砌筑在所需處，其厚度高于設(shè)計值的3-4mm搗實，抹平、壓光，各銷釘邊緣處的銘剛玉可塑料做成450倒角。內(nèi)襯施工成型后要做好相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)。
鉻剛玉可塑料采用高強(qiáng)耐火骨料，添加超細(xì)粉摻合料后的耐磨可塑料。采用A料、B料分開包裝，現(xiàn)場混配的生產(chǎn)工藝。現(xiàn)場配方為7袋A料(5kg/袋)配1袋B料(3kg/袋)根據(jù)氣溫和現(xiàn)場施工要求決定每機(jī)攪拌量，混配后的可塑料應(yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)用完，一般不超過25分鐘，固化后的料應(yīng)棄之不用，嚴(yán)禁加入粘結(jié)劑后重新使用，嚴(yán)禁加水。
鉻剛玉可塑料采用手工搗打方法施工，嚴(yán)禁濕養(yǎng)護(hù)和蒸汽養(yǎng)護(hù)。這些材料都在現(xiàn)場施工，材料中存在很高的水分包括內(nèi)水份和外水份)。因此，鉻剛玉可塑料的干燥——烘爐是新施的循環(huán)流化床(CFB)鍋爐運行前的一項重要工作，烘爐可以加速爐墻材料的物理化學(xué)變化過程，直接影響內(nèi)襯材料的壽命和循環(huán)流化床(CFB)鍋爐運行的可靠性。在烘爐過程中，如果其中水分蒸發(fā)過快，產(chǎn)生的水蒸汽汽壓超過混凝土的結(jié)合力，可能使?fàn)t墻發(fā)生裂縫、變形、損壞，甚至可能性造成大面積的爐墻坍塌;如果內(nèi)襯材料初始熱膨脹過快和不均勻，也會由于熱應(yīng)力集中而受到損壞。
實際中以1025t/h循環(huán)流化床(CFB)為例，鍋爐本體低溫烘爐在經(jīng)歷8天完成。該鍋爐本體低溫烘爐從開始進(jìn)行，48小時后進(jìn)入180℃緩速升溫；108小時后順利過度到280℃；128小時后開始進(jìn)入370℃；168小時后烘爐機(jī)停火進(jìn)入自然冷卻階段。對返料器和點火風(fēng)道等在運行中易受損部位，對其提前12小時點火，在烘爐最后階段，對這些部位進(jìn)行了約12小時的中高溫初步燒結(jié)，使這些部位的耐磨耐火材料在今后的運行中具有更好的使用性。經(jīng)試塊水份化驗后確認(rèn)此次烘爐己超標(biāo)達(dá)到烘爐目的。高溫烘爐階段即第二階段烘爐是在系統(tǒng)啟動吹管時進(jìn)行。
3 使用結(jié)果
循環(huán)流化床(CFB)運行對重要部位(旋風(fēng)分離器、爐膛、回料閥等)的耐火材料耐磨性要求較高，耐火材料的耐磨性與主要原料的性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、施工等因素有關(guān)。
經(jīng)過使用，檢查結(jié)果表明應(yīng)用鉻剛玉可塑料主要關(guān)鍵部位：旋風(fēng)分離器直段、爐膛出口、爐膛濃相區(qū)、水冷屏、氣冷屏、再熱屏，沒有因為材料自身問題引起停爐等情況，該部位材料經(jīng)簡單維護(hù)后仍可繼續(xù)使用。