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循环流化床锅炉为什么要用耐磨的耐火材料?

添加时间:2020年11月16日  浏览次数:

循环流化床锅炉用耐磨耐火材料做内衬的主要目的是为了保护炉体钢壳不被所燃烧的物料冲蚀磨损。循环流化床锅炉燃烧的劣质煤含灰量高,飞灰粒子尺寸又大,分离器对煤灰分离并循环燃烧,使得烟气中飞灰浓度很高,这样就出现了飞灰粒子对炉内受热面及内衬的碰撞传热和严重的冲蚀磨损问题,所燃烧物料的循环燃烧路径:煤粉(一般用粒度0~10mm)和石灰石粉经送料器送入流态化床燃烧室(密相区),燃料在此区沸腾燃烧。烟气上升,经稀相区至分离器入口进入旋风分离器,粗颗粒下沉经回料阀返回燃烧室再次燃烧。烟气挟带飞灰上升经过对流烟道进入外置换热器。耐火材料主要衬砌在燃烧室、顶棚、分离器入口、高温旋风分离器及回料阀等处。

以220t循环流化床锅炉为例,各部位耐火材料工作条件下:

(1)密相区,该区深度为(220~1530mm,长2100mm沙状介质(煤粉和石灰石粉))在此沸腾,此区压为13818~20580pa,烟气流速约1.2~1.8m,正常工作温度820~900℃:

(2)稀相区,二次风口以上的区域是燃料燃烧的细颗粒集中处,此处固体物料浓度约12~16kg、m-³,烟气流速1.2~3·-1、正常 工作温度930~980℃:

(3)炉顶区,正常工作温度850~1100℃,在分离器入口处烟气流速增值18m·S(4)旋风分离器,正常工作温度为850~930℃,旋风出口处烟气流速可达29m·S-1(5)旋风分离器出气总管,此处烟气含尘量70~530g·m-3,正常工作温度为850-930℃,最大烟气流速18m·S-1

循环流化床锅炉

从磨损的实质来分析,机械作用的磨损主要决定于下列因素:

(1)烟气流速。烟气流速是影响炉内壁磨损最主要的因素,研究表明,磨损量与烟气流速的3次方成正比关系。烟气流速的大小直接影响到流动飞灰的运动动能和单位时间内冲击到炉内壁的灰粒量。

 (2)飞灰浓度。在CFB锅炉中,飞灰循环倍率较高的情况下,可以提高燃烧效率,增强传热效果,但循环倍率的高低也确定了炉内烟气中固体颗粒的浓度,因此,较高的循环倍率将导致含灰烟气流对炉内壁的严重磨损。如果煤质变差,灰分增加,燃煤量也增加,造成烟气中飞灰浓度剧增,更增加了分离器内衬的磨损。

(3)飞灰的撞击可能性系数。这与飞灰的颗粒特性有关,颗粒愈大,撞击的可能性也愈大。

(4)灰粒磨损特性。灰粒磨损特性指灰的硬度、温度、形状和颗粒大小等的影响。如果灰中多硬性物质、灰粒粗大而有棱角,则灰粒的磨损特性增强。

(5)炉内壁磨损量大小还受烟气中飞灰浓度及流速不均匀分布特性的影响。

(6)磨损量大小与受热面及内衬的材质有关。在同等条件下,材质耐磨性能越好,则磨损量越小;反之亦然。

按照设计要求,该锅炉平均工作时间为8600h,每年启停炉2~10次。每次点火需12~24h,点火后按65℃·h速度升温至800℃,并保温8h。炉衬使用寿命要求至少2年。

循环流化床内衬耐火材料工作和损毁可归纳如下:

(1)中温,循环流化床锅炉内衬各部位的工作温度在800~1000℃。从耐火材料角度看,此属中温区间,选择耐火材料首先考虑材料的中温理化性能。对于烧成制品,一般烧结温度均高于此温度范围,故其在高温下的理化性能可直接用作选择耐火材料的依据。对于不定型耐火材料和不烧制品,必须考察其中温理化性能。有机结合的材料或水化结合的水硬性材料,中温强度往往最差,这些材料在高温下产生陶瓷结合,强度大大提高,故其高温下的理化指标不能用作选择耐火材料的依据。

(2)热震,在正常运行情况下,循环硫化床锅炉每年启停2~10次。在投运初期,由于操作不当,每年启停耐火材料内衬都要受到一次强烈的热震。若耐火材料抗热震性能差,则热震造成的耐火材料剥落将成为其损毁的致命因素。

(3)冲砂磨损、循环流化床锅炉中烟气流速大(最高可达29m·S-1以上),固体物料浓度高。在中温下高速烟气夹带大量固体颗粒对耐火材料内衬产生强烈冲刷磨损,特别是在旋风筒的冲击区,冲蚀最为严重。对于单侧回料的循环硫化床锅炉和旋风分离器,物料循环流动造成耐火材料内衬墙磨损区

关键词:循环流化床锅炉   耐火材料   
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