国标-》循环流化床锅炉用高耐磨刚玉质浇注料的研制与应用.doc

循环流化床锅炉用高耐磨刚玉质浇注料的研制与应用 曹喜营朱存良王守业(洛阳耐火材料研究院) 周振宇(河南省安装集团有限公司) 中丈年(郑州市中原福利化学建筑材料厂) 1 前言 ． 循环流化床锅炉是近年来国家提倡使用的一种环保炉型，具有热效率高，适应煤种广，一 氧化硫、氧氮化物排放量低等优点。在火电厂、热电厂的新建、改建及采暧供热工程中，正逐 步取代传统的崩燃锅炉，这对炉村耐火材料提出了更高的要求。锅炉的燃烧部位及燃烧室上部 水冷壁管、水冷壁弯头处、炉顶等部位承受着高温、气流、烟尘介质及热震的作用，要求相应 的炉村材料具有耐高温、抗侵蚀、耐磨损和抗热震等性能。 针对我国锅炉的现状及发展趋势，结合我国现有的丰富原料状况，通过对不同种类的结合 剂，添加剂等的比较研究，开发研制成功了BA06l型高性能高耐磨刚玉质浇注料，该浇注料具 有高耐磨损性、优良的热震稳定性及优异的各种常规物理性能。该浇注料在多摩循环流化床锅 炉上使用．取得了良好的使用效果。 2使用条件分析及主材质选择 由于受到温度波动、气流烟尘的冲刷及酸性介质的侵蚀作用，循环流化床锅炉用耐火材料 的使用条件十分苛刻，炉衬耐火材料在使用过程中主要受到阻下破坏因素的影响： ，煤中所含水汽爆沸造成的温度变化、水冷壁内外的温度差以及排渣后温度剧降造成的热震； ≯燃烧产生的湍流和烟尘对炉衬耐火材料的剧烈冲刷(尤其是在燃烧室壁及项部)，造成磨损： ，煤中所含有害杂质如硫、氮等在燃烧时产生了二氧化硫、氧氮化物等酸性物质，其对耐火材 料产生化学侵蚀和渗透剥落。 根据以上使用条件分析，为确保锅炉衬具有持久的耐用性．传统的单一材质的耐火材料很 难满足要求，必须针对各种破坏因素，设计成多组分的复合耐火材料，该复合耐火材料具有高 耐磨、抗热震、耐侵蚀等性能。参考国内外相关文献并结合实际使用经验，将循环流化床锅炉 衬设计成以磨料级的削玉为主材质、辅以抗酸、抗热震的添加剂为次材质的复合材料。 为保证优良的使用性能，所研制的浇注料必须具备如下物理性能： ≯在低加水量下具有良好的流动性： ≯恰当的施工时间和凝结硬化性能； ·3 2 4-  ’，合适的线变化率、体积密度、气孔率、强度等物理性能及烧结性能： p 良好的热震稳定性； 优异的耐磨性能； 、， 良好的抗剥落性能； ≯ 良好的抗酸性介质侵蚀的性能。 为满足上述的性能要求，并根据我国循环流化床锅炉的大小、用途、燃料种类和操作条件 等的不同，采用中国丰富廉价的原料，开发研制了系列锅炉用耐磨刚玉质浇注料。 3理论依据 3．1临界颗粒尺寸和粒度分布 临界颗粒尺寸和粒度分布与浇注料的施工性能和使用性能密切相关。施工衬厚度及形状复 杂程度决定了临界颗粒尺寸：当施工衬较厚、形状简单时，临界颗粒尺jr一般为8～lomm；而 当施工衬较薄、形状复杂时，临界颗粒尺寸一般为3～5mm。循环流化床锅炉衬一般不厚，形 状有一定的复杂性。因此，从易于施工的角度考虑，确定临界颗粒尺寸为5mm。粒度分布不仅 决定了浇注料的施工性能，而且对热震稳定性、耐磨性和强度等一系列物理性自＆有着重要的影 响；理论上粒度应当在0～5mm内连续分布，粒度分布应遵循Dinger-Funk公式： n：100。垡：二鱼 “ d：“一d：。 其中，d 为临界颗粒尺寸，dm为最小颗粒尺寸，d为在d 和d 之问任意颗粒尺寸， n为粒度分布系数，D。为颗粒尺寸小于d的累积百分率。通过实验室试验，确定以下参数 d _5000um，d。i．=0．05um，n=0．18。实际生产的浇注料粒度分布如图1所示。 1。O 秀 ： 型10 港 土 嚓 0．1 10 l∞ 1。。0 10000 颗f妙迁、上LⅡTl 图1 BA061型高性能耐磨刚玉质浇注料粒度分布图结合剂  选择循环流化床锅炉用耐磨刚玉质浇注料的结合剂必须考虑以下因素： ， 合适的凝结碗化时间，赋予浇注料有足够的施T作业性能； ， 早期强度要岛，而且在整个使用温度范 内具有足够商而且不降低的结合强度： ， 具有一定的抗酸性，在酸性环境中只有安定性，能够在使用过程中1i发生溃敞。 耐磨浇注料的结合剂通常选用纯铝酸钙水泥和磷酸盐系结合剂。如果长期使用温度在 700～1000℃之问，则使用磷酸盐系结台剂比较合适．小仅结台强度高、耐磨，而且热震稳定 性好；如果4i特别强调中等温度下的使用性能则以低水泥结合剂作首选。低水泥和磷酸_氢销 作结台剂的耐磨浇注料都已开发研制成功，BA06l型高性能耐磨刚玉质浇注料使用了以纯铝酸 钙水泥为主结合剂，而微粉和p-A120，作助结合剂的结合系统。其结合机理如下： (-A+H呻(?AHl，+AH、+ci{ If“j ＼ ? (j，爿H。+一H，+(1H斗cⅣ+，一．研0，斗(1一s一，