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循環流化床鍋爐耐磨澆注料脫落的原因及預防

更新時間:2019-07-11作者:四季火耐材閱讀:

高溫高壓絕熱式循環流化床鍋爐經過兩個取暖周期後,四季火耐材的工程師對4台鍋爐在爐內砌築方面發現了以下問題:
 
一、運行中出現的問題
 
1
炉膛密相区耐磨澆注料成鱼磷状脱落,甚至裸露出销钉头,面积最大处105mm×210mm。
 
2
U型回料閥立管出現多處環向裂紋,最寬裂紋5mm左右。U型回料閥出口與爐膛之間的回料管非金屬補償器局部燒損,並發生竄灰。
 
3
中置式旋风分离器出口烟道顶棚、入口烟道澆注料和耐火磚接缝处出现澆注料坍塌,分离器锥体面表面局部因膨胀起拱。此外,在其他部位还发现多处耐磨耐火材料磨损冲刷、开裂、凸起等现象。
 
耐磨澆注料-四季火耐材
 
 
二、存在問題的原因及解決辦法
 
原因一:筑炉施工工艺不合理,是导致锅炉澆注料脱落事故发生的重要原因之一。
 
①澆注料在搅拌时“灰水比”控制不当。
 
在施工过程中,澆注料配制时灰水比例要严格控制。具体要求:参见厂家《耐磨耐火材料现场配置技术规范》。如果加水量过多,澆注料成型后材料内
 
部气孔率高,材料强度大大降低,特别是低温环境时,自然凝固时间加长。加水量太少,材料流动性不好,振动不密实,容易留下气孔、洞穴等,澆注料强度也将大大降低。
 
 
 
②搅拌时间和澆注料振捣时间控制不当。
 
澆注料在浇注时应采用振捣机分层进行振捣。搅拌时间太短,材料混合不均匀;振动时间过长,材料易产生分层,细粉浮在表面,骨料沉在底部,导致材料强度降低易剥落。澆注料拌和后30min内用
完,宜一次浇注到所规定的厚度和高度。澆注料施工应在≥5°以上环境温度进行,温度太低材料不易自然凝固,或出现“假凝”现象。澆注料一般应连续进行浇注,在前一层澆注料初凝前,应将下
一层澆注料浇注完。如施工间隙超过其初凝时,应按施工缝要求进行处理。
 
 
 
③脫模時間控制不好。
 
澆注料还没有硬化不能进行脱模,应在澆注料强度能保证其棱角不因脱模受损时,方可拆除。承重模板:应在澆注料达到强度的70%时方可拆模。为便于脱模,浇注前所有模具浇注面均应涂一层机油。
 
④澆注料养护时间控制不当。
 
鍋爐砌築完工後,要有足夠的自然幹燥期,以便使耐火層中大部分水分析出,避免烘爐時大量水分不能及時排出導致耐火層開裂和脫落。
 
 
 
⑤烘爐升溫速度和溫度梯度控制不當。
 
其主要原因是主觀上對烘爐的重要性認知不到位。
 
 
 
(1)烘炉是将炉衬材料中自然干燥无法排除的游离水和结晶水排除,同时对澆注料进行高温固化以达到一定的强度。烘炉之前,炉衬材料必须要有一定的自然强度(足够的养生期),才能进行。
 
 
 
(2)烘爐原則“宜長不宜短,宜慢不宜快”。要按事先制定的烘爐曲線進行,升溫速度要均勻平穩,要控持好恒溫時間、恒溫溫度,並保持溫度波動不大于±20℃,防止烘爐過程中升溫過快,料層中
産生的水分不能及時排出,造成內存水汽壓力過高而沖破耐磨耐火層導致裂紋。此外,烘爐時溫度梯度也不能過大,以免産生巨大熱應力,使耐磨耐火層開裂、凸起、脫落。
 
 
 
(3)耐磨耐火材料層的外鋼殼(如返料腿、旋風分離器錐體)排汽孔預留過少時,烘爐過程中耐火層內水氣外排受阻,耐火層因水汽只能內排造成爆裂和脫落,也是不容忽視的重要因素。
 
原因二:结构设计不合理,耐磨澆注料质量存在问题
 
①耐火耐磨材料膨脹縫設計不合理
 
 
由于環向、縱向膨脹縫設計數量不夠或其它原因,導致鍋爐耐磨耐火材料受熱後體積膨脹,互相擠壓,産生裂紋。
 
 
 
(1)旋风分离器入口烟道耐磨澆注料和耐火磚连接处膨胀缝考虑浇注因素适当加宽,由5mm改为10mm,预留充分的间隙来满足膨胀要求。膨胀缝改为Z字形,防止缝隙直接贯穿,造成炉灰冲刷保温层
。膨脹縫填充材料要求兩側有牛皮紙層耐火纖維氈,防止水泥漿直接浸入填充材料內,固化並占居膨脹填充材料的膨脹空間。環向膨脹縫設計間隔由1500mm改爲1000mm。
 
 
 
(2)分離器出口煙道和分離器錐體等大面積區,澆注面由(2.5m×2.5m)改爲小面積的方塊(1.5m×1.5m)一次成形砌築,同時設置膨脹縫,膨脹縫寬度≤3mm,填充材料要求剛性強的膠合板,防止震搗時變形。鍋爐運行後,膠合板高溫燒毀,空間變成膨脹縫。
 
 
 
(3)旋风分离器筒体沿高度方向设有砖衬支撑托板,以达到砖砌墙分层卸载的目的,通过对筒体实际耐火磚重量计算,设计一层托板达不到卸载的目的,根据现场实际情况支撑托板改为二层布置。
 
 
 
(4)返料器立管耐磨澆注料托板由3层改为4层布置,间距缩小为2.5m,达到澆注料分层卸载。
 
 
 
②抓釘形狀和釘腿強度需要改進
 
 
(1)锅炉内Y型抓钉的形状需要改进。密实程度不够,抓钉材质耐热性要强。抓钉腿最佳夹角为60°~80°之间,两钉腿头部各煨制10mm水平段,这样才能增强抓钉对澆注料的抓捉力。
 
 
 
(2)鍋爐內的抓釘均焊接在布風板、排渣管、風管等金屬板上,抓釘受熱後的膨脹系數遠遠大于耐火材料的膨脹系數。如果抓釘不進行塗瀝青預處理,直接與耐火材料澆注接觸,在金屬材料與耐火
材料的接觸面上勢必會形成網狀微裂紋,導致耐火材料最後開裂、脫落。耐火材料接觸金屬表面要清除油汙及灰漬並均勻塗以0.5mm以上的瀝青。要保證瀝青的濃度和塗抹厚度,堅決杜絕用瀝青
漆代替瀝青油做抓釘塗層漆料。
 
 
 
③耐火耐磨材料質量不過關或保管不善
 
 
耐磨材料的骨料與基質的匹配性和結合性,對材料的耐磨性具有重要影響:骨料與基質失配會導致成型後材料本體出現裂紋;而骨料與基質的結合性差,則會導致沖刷時基質先被沖蝕,然後骨料被
孤立出來,進而脫落。保證骨料和基質的質量,選用合適的結合劑和添加劑至關重要。不同的材料生産廠家,有不同的配料方式,但對用戶來說:最終要保證耐磨耐火材料的各項性能指標,保證材料
質量過關,滿足鍋爐各部位運行工況和膨脹指標的要求。此外,耐磨耐火材料過了保管期限(3~6個月,一般不超過3個月使用效果最佳),材料失效,部分材料保存不當,受潮變質,也會造成鍋爐砌築
質量不合格。
 
 
 
三、問題的解決辦法
 
循环流化床锅炉用澆注料-四季火耐材
 
針對上述情況,應采取以下預防辦法:
 
(1)在耐磨耐火材料選型方面,根據CFB鍋爐不同部位對耐磨性的要求,采用不同性能的耐磨耐火材料。施工中要加強管理,嚴格控制材料施工工序、工藝和質量,關鍵工序進行全過程跟蹤監督。鍋
爐施工前應編制《循環流化床鍋爐砌築施工質量檢驗及評定標准》。
 
(2)和鍋爐生産廠家、鍋爐砌築單位共同分析研究。
 
在澆注料中适量加入钢纤维,改善耐火防磨层的整体性能。另外适量加棉质纤维,棉质纤维在烘炉过程中会烧失,留下许多非贯通的孔隙。这些孔隙能使烘炉过程中产生的水蒸汽顺利排出,防止耐
火防磨層因水氣不出去而産生裂紋和脫落。
 
(3)在鍋爐頂棚容易坍塌的的部位,用¢6mm、材質爲1Cr13的鋼筋焊接做加固處理,以增加抓釘的拉伸強度。加固筋長度不超過0.5m,距澆注層外表面25~35mm,進行間斷性焊接加固,加固筋采用“
[”字形式和頂棚板焊接,或者和“Y”字型抓釘的V字口焊接。
 
(4)對到達施工現場的砌築材料要進行抽檢。性能指標要達到《火力發電廠鍋爐耐火材料技術條件》的規定(特別是材料強度、耐磨性、耐熱性、抗熱震穩定性、抗爆裂性等性能指標)。
 
(5)砌築和澆注材料的運輸、倉儲,要求嚴格按GB/T10325-1988標准執行。
 
(6)根據《耐磨耐火材料的堆放、取樣、驗收、保管和運輸規定》,耐火材料與保溫材料應分類堆放。堆放區域應有防雨、防潮設施。
 
澆注料厂家-四季火耐材
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