一、概述

我國(guó)是以煤為主要能源的國(guó)家，為節(jié)約能源、加強(qiáng)環(huán)保，政府有關(guān)部門(mén)對(duì)循環(huán)流化床煤燃燒技術(shù)倍加重視，已被列入國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)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(guò)程中燃盡后，渣中殘?zhí)剂康?。此外流化床還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(kāi)發(fā)的全過(guò)程來(lái)看，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，在運(yùn)行過(guò)程中爐襯材料易被磨壞，其使用壽命短的問(wèn)題已成為該種鍋爐發(fā)展中的一大難題。據(jù)報(bào)道，國(guó)外爐襯壽命可達(dá)一年以上，我國(guó)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐用耐火材料進(jìn)行了大量研究、開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)工作，取得了不少的經(jīng)驗(yàn)。我廠(chǎng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的試驗(yàn)、實(shí)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(guò)程中，能做到合理設(shè)計(jì)、精心施工、合理使用和正常維護(hù)的話(huà)，爐襯壽命達(dá)到二年以上的目標(biāo)是可以實(shí)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(duì)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(duì)耐火材料的磨蝕現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)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(shí)驗(yàn)方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果尚不能普遍地解釋磨蝕現(xiàn)象，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)異常情況。一般地說(shuō)來(lái)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果在一定范圍內(nèi)有指導(dǎo)意義。B．CLAVAUD等曾做了400個(gè)樣品的磨蝕試驗(yàn)，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(shí)，磨損量較低；高于120MPa時(shí)，磨損量可確保低于12cm3；高140MPa時(shí)，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(lái)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(jiǎn)單地推斷。但根據(jù)石化工業(yè)的經(jīng)驗(yàn)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(duì)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(shí)按ASTMC704法試驗(yàn)的磨損量低于4cm3。對(duì)于澆注料來(lái)說(shuō)，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(duì)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(jiàn)圖3，美國(guó)賓夕法尼亞州的一臺(tái)55t/h循環(huán)流化床鍋爐的爐村采用與RESISTALSK60C相同類(lèi)型的磚，并在設(shè)計(jì)上又做了些改進(jìn)之后，使用壽命已達(dá)到一年以上。我國(guó)有些耐火材料經(jīng)過(guò)試驗(yàn)使用壽命已有延長(zhǎng)，但與連續(xù)使用三年以上的要求相差較遠(yuǎn)，必須對(duì)耐火耐磨材料進(jìn)行再次革新?，F(xiàn)我們將一些自己研究、實(shí)驗(yàn)的高耐磨磚材料的性能匯于表1中，我們經(jīng)過(guò)各種不同晶相的材料進(jìn)行系統(tǒng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，并對(duì)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(yàn)后，發(fā)現(xiàn)HMS磚的熱震穩(wěn)定性?xún)?yōu)于其它類(lèi)型的磚。我廠(chǎng)總工楊長(zhǎng)珊(99年初已退休，退休前系中國(guó)建材研究院耐火材料研究所高級(jí)工程師)將此磚推薦給哈爾濱鍋爐廠(chǎng)，哈爾濱鍋爐廠(chǎng)于94年送樣給美國(guó)的PPc公司檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)我廠(chǎng)耐磨磚的耐磨性能超過(guò)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)表1中的HME磚的理化實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以及美國(guó)PPC公司檢測(cè)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(tái)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(shí)砌筑，經(jīng)過(guò)連續(xù)運(yùn)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(yùn)行2年以上。郯化集團(tuán)電廠(chǎng)經(jīng)3年多的運(yùn)行后才維修HMS高耐磨磚。今年4月中旬該廠(chǎng)點(diǎn)火的75t/h循環(huán)流化床鍋爐仍全部采用我廠(chǎng)的HMS高耐磨磚。98年我廠(chǎng)在承建福建浦城電廠(chǎng)2號(hào)鍋爐(濟(jì)鍋產(chǎn)35t/h循環(huán)流化床鍋爐)時(shí)，根據(jù)郯化電廠(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)采用HMS高耐磨磚，經(jīng)一年多的運(yùn)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(jì)可連續(xù)運(yùn)行二年以上。

在利用HMS磚獲得成功時(shí)，我廠(chǎng)還解決了上升管的難題，原來(lái)設(shè)計(jì)的上升管上焊滿(mǎn)了銷(xiāo)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(cè)試也完全不同。故該種施工方法和設(shè)計(jì)不能保證長(zhǎng)壽命使用．在浦城熱電廠(chǎng)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(gè)，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(guò)一年多的運(yùn)行，證明原來(lái)所存在的開(kāi)裂、剝落、壽命短的問(wèn)題全部解決。該技術(shù)先后在郯化集團(tuán)、萊西電廠(chǎng)、浦城熱電廠(chǎng)、淮北電廠(chǎng)等工程上推廣，獲得一致好評(píng)。根據(jù)以上用戶(hù)的反映．該磚(HMS高耐磨磚)確實(shí)能適應(yīng)各種不同型號(hào)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(chǎng)和福建省浦城電廠(chǎng)近三年來(lái)取得的經(jīng)驗(yàn)。吸取淮北電廠(chǎng)鍋爐車(chē)間沈主任改進(jìn)意見(jiàn)，于99年2月在淮北電廠(chǎng)35t/h循環(huán)流化床鍋爐上全面采用我廠(chǎng)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(yùn)行，停爐后檢查，證明我廠(chǎng)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(chǎng)用戶(hù)報(bào)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(jiǎn)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(chǎng)的磚已縮編，并能組合成5個(gè)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。灰縫必須選用與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?xún)?nèi)。據(jù)我廠(chǎng)施工隊(duì)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(shí)切制所需形狀和規(guī)格，以確保使用壽命。

四、結(jié)論

我國(guó)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(jià)格差異很大。在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，得到了很多用戶(hù)支持，如山東郯化集團(tuán)的宗華工程師和浦城電廠(chǎng)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(shí)也得到了濟(jì)南鍋爐廠(chǎng)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(chǎng)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(duì)比，

HMs磚的價(jià)格屬于中等，廣大用戶(hù)是可以承受的，長(zhǎng)期運(yùn)行的成本費(fèi)用是經(jīng)濟(jì)的。從使用壽命和價(jià)格方面對(duì)比分析，HMS磚應(yīng)該推廣，并值得推廣。

表2：國(guó)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(zhǎng)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(chǎng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)儀器對(duì)單批產(chǎn)品的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，可能有誤差．

表1 材料性能

我廠(chǎng)訂購(gòu)濟(jì)南鍋爐廠(chǎng)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(gòu)浙江長(zhǎng)興廠(chǎng)家的耐火耐磨材料，實(shí)際使用不到一個(gè)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(gòu)山東淄博廠(chǎng)家的材料，也因?yàn)槟p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(fèi)了大量人力、物力、財(cái)力．

99年2月?tīng)t膛轉(zhuǎn)彎煙道，旋風(fēng)筒采用清華宜興耐火材料實(shí)驗(yàn)廠(chǎng)的高耐磨碳高磚、陶瓷耐磨磚，現(xiàn)已使用8個(gè)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(shí)驗(yàn)廠(chǎng)的高耐磨磚、陶瓷耐磨磚確實(shí)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(wú)法解決的難題。望在今后的生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)將長(zhǎng)期選用該耐磨材料，保持我們兩廠(chǎng)之間長(zhǎng)期協(xié)作．

 淮北市熱電廠(chǎng)

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(shí)驗(yàn)廠(chǎng)- 史岳明 孔 群