CFB鍋爐返料腿耐火澆注料脫落原因分析及解決方案

某電廠CFB鍋爐為超高壓再熱、單汽包自然循環(huán)、島式布置、全鋼架懸吊式循環(huán)流化床鍋爐，采用高溫絕熱旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，布置有3臺蝸殼式絕熱鋼板旋風(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器筒體采用10mm碳鋼鋼板制成，在煙氣側(cè)敷設(shè)了耐磨層，鋼板和耐磨層中間敷設(shè)了保溫材料，在旋風(fēng)分離器的圓柱體和錐體結(jié)合處設(shè)置了環(huán)形支座，并擱置在鋼架橫梁上。旋風(fēng)分離器下部各布置一臺非機(jī)械的“U”型回料器，物料流化經(jīng)返料腿返回爐膛。返料腿與返料器采用非金屬膨脹節(jié)進(jìn)行連接，鍋爐返料腿對機(jī)組的安全穩(wěn)定可靠運行起著至關(guān)重要的作用。如果鍋爐返料腿燒紅且耐火材料進(jìn)入落渣管造成返料腿堵塞，輕則降低鍋爐正常出力，影響機(jī)組負(fù)荷，重則導(dǎo)致鍋爐機(jī)組非停。

一、鍋爐返料腿存在的問題

鍋爐返料腿膨脹節(jié)處的筒體材質(zhì)選用不當(dāng)、預(yù)留膨脹間隙不足、結(jié)構(gòu)形式不合理、錨固件形式單一等，導(dǎo)致耐火材料的缺陷率較高，損壞頻繁，甚至造成返料腿筒體燒紅，材質(zhì)碳化失效等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響機(jī)組安全運行，降低機(jī)組的運行可靠性，直接影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)運行。

(1)原膨脹節(jié)內(nèi)筒材質(zhì)為16Mn鋼，使用溫度為-20～475℃，返料腿運行溫度為800～900℃，高出16Mn鋼使用溫度，無法適應(yīng)工況，長期超溫運行材料會zui終碳化失效。

(2)內(nèi)筒與外筒預(yù)留的膨脹間隙不足，膨脹受限使膨脹節(jié)產(chǎn)生局部變形，導(dǎo)致耐火材料脫落。

(3)原耐火材料由環(huán)形托架支撐，環(huán)形托架熱膨脹時受內(nèi)筒拘束向下變形，耐火材料得不到有效支撐，zui終脫落。

(4)原錨固件為Y銷釘，每隔150mm交錯布置，銷釘端部沒有鋼筋網(wǎng)格，使耐火材料無法形成整體，個別銷釘失效后會使局部耐火材料松動，相鄰耐火材料之間沒有可靠聯(lián)系，zui終脫落。

二、鍋爐返料腿膨脹節(jié)耐火耐磨材料脫落的解決方案

（一）方案設(shè)計及實施

鍋爐返料腿運行溫度為800～900℃，16Mn鋼無法滿足使用工況，是返料腿筒體損壞的主要原因；內(nèi)外筒預(yù)留間隙不夠，膨脹受限產(chǎn)生較大應(yīng)力，使內(nèi)筒壁局部變形，是耐火材料脫落的主要原因；耐火材料托架、錨固件設(shè)計不合理是耐火材料脫落的次要原因。

針對上述分析，本文制定的解決方案如下：

1、將膨脹節(jié)內(nèi)筒材質(zhì)更換為1Cr18Ni9Ti，預(yù)留50mm膨脹余量，焊接耐火材料托架。鋼板對接焊縫開30°坡口，選用型號為A302、直徑3.2mm的焊條，焊接電流為90～110A，保證材料厚度方向全部焊透。耐火材料托架由環(huán)形改為150mm×200mm×12mm的鋼板分散支撐布置，鋼板材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti，并用同材質(zhì)三角板進(jìn)行加固，既避免環(huán)形板熱膨脹產(chǎn)生較大的應(yīng)力變形，又可以有效支撐耐火材料；托架角焊縫全部滿焊，焊腳高度10mm。焊接筒體及托架如圖1所示。

2、錨固件材質(zhì)為310S，制作準(zhǔn)10mm×300mm銷釘，每隔100mm交錯布置，根部滿焊，端部焊接100mm×100mm的鋼筋網(wǎng)格，每隔500mm預(yù)留3mm迷宮型膨脹縫，滿足耐火材料膨脹需求。焊條選用A402型號，焊接電流為90～110A，焊縫方向焊滿，錨固件焊接須牢固，應(yīng)無裂紋和夾渣現(xiàn)象，且與護(hù)板垂直，表面涂刷1～2mm厚瀝青漆，保溫澆注料施工前，靠護(hù)板粘貼2層20mm硅酸鋁纖維板，層與層之間錯縫粘貼。絕熱澆注料施工時，采用人工敷設(shè)方式，施工時須一次性達(dá)到148mm厚，不要分層施工，用專用工具拍打密實后壓光(銷釘周圍嚴(yán)禁有空氣流通現(xiàn)象)，周邊施工縫拍打密實。焊接準(zhǔn)6mm、310S材質(zhì)的100mm×100mm鋼筋網(wǎng)格，以增強(qiáng)對耐磨澆注料的固定度。所有抓釘均應(yīng)在可塑料施工前涂刷瀝青漆。

焊接銷釘如圖2所示，焊接鋼筋網(wǎng)如圖3所示。


3、耐磨可塑料施工�？伤芰戏笤O(shè)在施工構(gòu)件上后，用木錘或橡皮錘搗打密實。塊與塊之間的接縫也應(yīng)搗打密實，使接縫嚴(yán)密，將表面壓光、壓平。所施工部位與原來墻體接縫處應(yīng)確保平滑過渡，不得凹進(jìn)或凸出。用磷酸鋁溶液浸泡硅酸鋁纖維板封堵膨脹縫，避免鍋爐運行過程中出現(xiàn)竄風(fēng)現(xiàn)象，導(dǎo)致非金屬補(bǔ)償器燒損。耐磨可塑料施工完畢后的膨脹縫封堵如圖4所示。

（二）方案特點

1、采用上述解決方案后，在鍋爐機(jī)組啟動后測量膨脹節(jié)處溫度，沒有超溫現(xiàn)象，機(jī)組停機(jī)后檢查無脫落跡象，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。鍋爐機(jī)組累計運行2年后，返料腿膨脹節(jié)耐火耐磨材料未見脫落、開裂、變形等缺陷，如圖5所示。


2、采用上述方案成功改造其中1臺鍋爐后，在其他3臺鍋爐進(jìn)行了同樣的改造，效果良好，至今返料腿膨脹節(jié)處耐火材料情況良好，未發(fā)生筒體超溫、耐火材料脫落現(xiàn)象。

3、通過改造治理，有效提高了返料腿的可靠性，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運行；減少了爐膛檢修交叉作業(yè)，降低了檢修安全風(fēng)險；減少了檢修項目，降低了維護(hù)費用，縮短了檢修工期。

三、結(jié)語

本文通過對CFB鍋爐機(jī)組返料腿膨脹節(jié)的耐火材料部位進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化治理，避免了因材質(zhì)等級低、膨脹間隙不足、錨固件強(qiáng)度低等引起的耐火材料脫落問題，提高了返料腿的可靠性，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運行，減少了爐膛檢修交叉作業(yè)項目，同時降低了檢修安全風(fēng)險。

供稿 | 余朋輝

審核 | 楊建軍 馬姍姍