CFB锅炉内衬耐磨材料选择及检修工序你做对了吗？！
循环流化床(CFB)锅炉因具有燃料适应性广，环保性能好及负荷调节灵活等优点，近年来得到了快速发展和广泛应用。CFB锅炉由于其结构特点和特殊燃烧方式等，使得炉内有大量因循环燃烧反应产生的高温固体颗粒物料，由此造成了锅炉各部件严重磨损现象。CFB锅炉主要采用敷设耐磨耐火材料来解决上述问题，因此，其使用状况直接关系着锅炉运行的安全稳定性，一旦发生耐磨耐火材料大面积损坏、脱落等现象，将导致锅炉被迫停运。
CFB锅炉耐磨耐火材料性能和结构影响其使用情况，其中，性能主要取决于材料的化学组成，而结构则与设计及施工等有关。对于现役CFB锅炉用耐磨耐火材料，主要通过设备检修维护等保证其使用，其中关键是检修中材料选择、工艺执行和质量管控等。因此，科学选择材料和合理实施维护是耐磨耐火材料安全可靠使用的基础，也是CFB锅炉长期安全稳定运行的重要保障。
检修材料的选择
1.1 耐磨耐火浇注料
CFB锅炉检修中需要大面积更换耐磨耐火材料时，对于形状较为规则、材料厚度较厚的部位一般采用耐磨耐火浇注料进行施工《CFB锅炉用耐磨耐火浇注料中优先选刚玉质、熔融石英质、碳化硅质等，其中，刚玉耐磨浇注料具有较高耐磨、耐火性能，适用于炉膛密相区、分离器烟道、回料器等部位;熔融石英浇注料使用温度及耐磨性偏低，但抗热震性更好，适用于点火风道、水冷风室等结构较复杂的部位;碳化硅耐磨浇注料热导率高，耐磨性能好，线变化率低，适用于炉膛密相区、分离器靶区、落煤口等磨损严重的部位。
1.2 耐磨耐火可塑料
耐磨耐火可塑料具有施工方便快捷、养护简单等优点，适用于材料厚度较薄、形状不规则的部位及局部耐磨耐火材料的修复。CFB锅炉常用耐磨耐火可塑料中优先选刚玉质和碳化硅质等，其中，刚玉耐磨可塑料耐磨、耐火性能较好，适用于炉膛密相区、分离器、屏式受热面、回料器等部位;碳化硅耐磨可塑料热导率髙，耐磨性能好，适用于分离器靶区等部位。由于材料性能差别不大，只是施工工艺、养护方式等存在一定差异，因此，如遇到结构复杂部位或工期紧张时，可采用同种材质的耐磨耐火可塑料替代浇注料施工。
1.3 轻质保温料及高温耐磨涂料
轻质保温料体积密度小，热导率小，保温效果好;按施工工艺可分为保温浇注料和保温可塑料两种，一般在多层结构中常作为保温隔热材料与耐磨耐火浇注料和可塑料配合使用。高温耐磨涂料因添加复合超微粉和添加剂，在耐火度和使用温度与刚玉耐磨浇注料、可塑料相当的情况下，其耐压强度、抗折强度、耐磨性等明显提高。高温耐磨涂料采用涂抹工艺，可直接对磨损部位涂抹修补，免除了耐磨耐火材料拆卸，延长其使用寿命及缩短检修工期。高温耐磨涂料施工方便快捷，一般适用于CFB锅炉紧急抢修及特殊部位检修。
检修工序要点
2.1 锚固件安装
锚固件安装工艺的关键是材料选择、结构布置、焊接施工及膨胀缝处理等。锚固件抓钉应选用φ8mm以上圆钢或厚度5mm的扁钢制作，支撑件采用厚度12mm以上钢板制作，材质宜选用0Cr25Ni20等。耐磨耐火材料较薄的单层结构可选用柱形或Ω型抓钉，较厚的单层结构选用Ω型抓钉，较厚的多层结构应选用Y型抓钉。锚固件布置方式、间距及抓钉用量见表1，特殊部位可适当增加数量。锚固件焊接前必须清理干净壳体表面，焊接完成后全部进行外观检查。耐磨耐火材料施工前锚固件帽盖检查完好，抓钉涂刷沥青时长度20mm、厚1~2mm。
表1耐磨耐火材料检修锚固件抓钉用量
2.2 材料施工
耐磨耐火浇注料施工工艺的关键是模板的安装与拆除，材料配制、搅拌、浇注及振捣等，其中，模板安装强度等应保证材料浇注振捣中无跑模，浇注料强度达到70%时方可拆除模板。浇注料施工环境温度应在15~35℃，配制时先按比例进行干混。浇注料搅拌用水应是清洁水且pH为6~8，搅拌中严格控制用水量5%~8%U)，避免材料成型后显气孔率高及强度下降等。搅拌时间应控制在5~8min，混合均匀不发生分层等。搅拌合格的浇注料应在30min内施工完毕。浇注作业应连续进行，振捣应均匀密实，采用插入式振动器振捣时应快进慢出。
耐磨耐火可塑料施工工艺的关键是材料配制、搅拌及捣打等。可塑料配制时首先原料倒入搅拌机搅拌2min后再放入添加剂，并可根据干湿度适量加入与之相匹配的结合剂进行干湿调整。可塑料搅拌时间以3~5min为宜，加入添加剂的物料必须在30min内施工完毕，严禁返料搅拌施工和二次搅拌。可塑料施工应预压成坯、错缝紧靠均匀，每层厚度不应超过100mm，施工采用木锤、橡胶锤手工捣打成型。可塑料施工中断时，在捣打料表面敷设保护膜，二次施工时应将已捣实接触面刮去10~20mm并刷毛，并喷洒结合剂后方可继续施工。
轻质保温料施工工艺的关键与耐磨耐火浇注料及可塑料相似。材料配制时加入水或结合剂后，搅拌至颜色统一即可施工。轻质保温料严禁搅拌时间过长，避免骨料=次破碎影响保温效果。高温耐磨涂料施工工艺的关键是表面清理、原料搅拌、结合层涂刷及涂料涂抹等。高温耐磨涂料施工前必须将修补部位表面清理干净，无灰尘和松动。涂料配制时先进行干混，颜色一致后加入少许结合剂进行湿润搅拌，混合物颗粒均匀后再加入适量的结合剂搅拌成膏状即可。施工时结合层涂刷要均勾，厚度为0.5~1mm，涂料涂抹一般沿烟气反方向进行。
多层结构及特殊部位耐磨耐火材料施工时应结合现场实际，如顶板施工时可采用顶部开孔浇注方式，拐角部位施工的重点是圆滑过渡，开孔部位检修应适当增加锚固件数量，密相区开孔可采用制作钢筋网，填加钢纤维等提高强度。耐磨耐火材料膨胀缝应按设计要求预留，一般采用“Z”形不贯通或迷宫式结构，浇注方向与介质流向一致，膨胀缝内无杂物，并按要求填塞柔性耐火材料。埋入耐磨耐火材料中的锚固件、管束等均应按设计要求设置一定厚度的膨胀缓冲材料。图1示出了耐磨耐火材料Z字型和迷宫式的膨胀缝。
图1 耐磨材料Z字型和迷宫式膨胀缝示意图
2.3 养护与烘炉
耐磨耐火材料养护的关键是养护温度、时间及方法等。因耐磨耐火浇注料含水量较多，养护温度过高或过低都会造成材料强度降低，一般应在15~25℃的自然或潮湿环境进行养护3~7。耐磨耐火可塑料采用化学结合剂结合，养护中不得接触水，在20~25℃干燥养护不少于3d。轻质保温料养护参照耐磨耐火浇注料及可塑料工艺。高温耐磨涂料由于厚度较薄，一般不进行养护。耐磨耐火材料施工后，应视环境条件采取相应的养护措施，尤其是季节性施工措施。
耐磨耐火材料烘炉包括中低温和高温烘炉，中低温烘炉主要采取热烟气烘炉法，高温烘炉一般在机组启动过程中完成。耐磨耐火材料烘炉工艺关键是升温速率、恒温温度、保温时间等。一般中低温烘炉升温速率每小时8~15℃，恒温温度分别为150、250及350℃，每个温度保温24~48h。高温烘炉升温速率每小时25~50℃，恒温温度分别为300、500、650℃，每个温度保温4~6h。烘炉前应在炉墙壳体开设必要的排气孔，烘炉中恒温温度偏差不超过±20℃，烘炉温度控制应以检修部位烟气温度为准。图2示出了CFB锅炉耐磨耐火材料中低温烘炉曲线，其中，20~250℃时升温速率10℃·min-1，250~350℃时升温速率8℃·min-1，在350℃恒温48h后以15℃·min的速率自然冷却。
图2 CFB锅炉耐磨耐火材料中低温烘炉曲线
检修质量控制
3.1 重点部位
CFB锅炉耐磨耐火材料重点检修部位包括炉膛密相区、屏式受热面及物料循环系统等。检修时，炉膛密相区选刚玉耐磨浇注料和可塑料等，并可在材料中添加钢纤维等提高强度;修补时应分片进行，采用交替施工方式便于预留膨胀缝。对于炉膛密相区开孔，台阶、密封盒等部位的修补，在核对尺寸、标高及角度等同时，应对其材料结构及锚固件布置等进行优化;密封盒内轻质保温料应优先浇注，弯管处耐磨耐火浇注料应整体一次浇注;回料口、给煤口等可采用增加抓钉数量或制作钢筋网提高强度。图3为水冷壁边界及回料口结构示意图。屏式受热面耐磨耐火材料修补一般采用刚玉耐磨可塑料等，对于钢筋网锚固的应隔断并错位焊接，管屏底部迎风面应采用V形抓钉等。分离器耐磨耐火材料检修应结合实际确定材料及工艺，大面积修补采用耐磨耐火浇注料，局部修补采用耐磨耐火可塑料等;分离器烟道顶部、侧墙应采用Y型抓钉吊挂钢筋网方式施工，采用顶部开孔浇注工艺修补时，开孔尺寸200mm×200mm且均匀分布;分离器进口、转角等部位的耐磨耐火材料中的锚固件应适当加密。回料阀水平段宜采用外部开孔浇注修补，施工时应填充密实。
图3 水冷壁边界及回料口结构示意图
3.2 施工过程
耐磨耐火材料修补前应将所有施工机具清理干净，以免夹杂物影响材料的凝固和黏结强度;同时，应对修补部位进行全面清理，尤其是采用不锈钢锚固件时应将壳体内表面的油漆、铁锈等打磨掉;旧耐磨耐火材料拆除过程中不得损伤受热面管子及鳍片。耐磨耐火材料修补中的锚固件安装完毕后应对其位置、结构及间距等进行检查验收;耐磨耐火浇注料模板接口等符合规定;新旧耐磨耐火材料搭接时表面平整，无开裂、鼓包等缺陷;多层结构施工时，前一工序材料充分凝固后方可进行下一工序施工。耐磨耐火材料修补后，应对其表面平整度、垂直度及厚度等进行检查验收，偏差应符合要求;耐磨耐火浇注料和可塑料施工后，表面应采用φ4mm铁丝按每平米25~30个孔制作排湿孔，深度为材料厚度的2/3;材料施工结束后应预留足够的自然干燥时间，并按照要求进行养护及烘炉。图4为耐磨耐火材料检修质量控制流程图。
图4 耐磨耐火材料检修质量控制流程图
3.3 日常管理
CFB锅炉耐磨耐火材料检修应纳入防磨防爆管理范畴，并在停炉检修中严格按照要求进行全面检查。对于外观正常的耐磨耐火材料应使用“锤击听音法”等检查其牢固情况，如有空响或松动现象应立即更换。检查发现耐磨耐火材料有抓钉露出、管道外露、异常隆起、表面裂纹宽度超过厂家设计值等，应拆除后重新敷设耐磨耐火材料。耐磨耐火材料大面积脱落应分析原因并制定预防措施;局部脱落时应将脱落区域材料清理成规则形状后重新敷设，频繁脱落、磨损严重和形状不规则部位，应在耐磨耐火材料中添加钢纤维等提高强度。
此外，耐磨耐火材料应堆放在干燥地方，不能受潮或雨淋，且不能直接放置在地面上。耐磨耐火材料储存期限不得超过厂家规定，且一般不超过3个月。使用新型耐磨耐火材料或新施工工艺前应进行充分论证和调研，并开展相关风险评估。炉膛受热面及承压部件的耐磨耐火材料施工应在锅炉水压试验合格后进行，其他部位应在设备检修工作完毕后进行。耐磨耐火材料检修应使用原设计材料，采用替代材料时其性能不得低于原设计材料。耐磨耐火材料较大缺陷处理时应编制技术方案，并在检修后对其质量进行综合评估。
结 论
(1)耐磨耐火浇注料适用于大面积更换及形状较为规则区域，耐磨耐火可塑料适用于材料厚度较薄、形状不规则部位及局部修复，轻质保温料通常作为保温隔热材料与耐磨耐火浇注料和可塑料配合使用，高温耐磨涂料适用于CFB锅炉紧急抢修及特殊部位检修。
(2)耐磨耐火材料检修中锚固件安装工艺的关键是材料选择、结构布置、焊接施工及膨胀缝处理等，材料施工工艺关键是模板安装与拆除、原料配制、搅拌、浇注、振捣、涂抹等，养护工艺关键是养护温度、时间及方法等，烘炉工艺关键是升温速率、恒温温度、保温时间等。
(3)CFB锅炉耐磨耐火材料重点检修部位包括炉膛密相区、屏式受热面及物料循环系统等，施工过程中重点管控修补部位清理、材料拆除、锚固件焊接、材料施工、新旧材料搭接等检查验收。此外应将耐磨耐火材料纳入防磨防爆管理范畴，严格管理材料储存、检查、检修方案制定等。