循环流化床锅炉耐磨耐火材料选型研究与导则制定_孙献斌.pdf

第 37 卷 第 6 期2022 年 12 月Vol.37 No.6Dec.2022电力学报JOURNAL OF ELECTRIC POWER文章编号：1005-6548（2022）06-0485-09 中图分类号：TK223 文献标识码：A 学科分类号：47040DOI：10.13357/j.dlxb.2022.058开放科学（资源服务）标识码（OSID）：循环流化床锅炉耐磨耐火材料选型研究与导则制定孙献斌1，李强1，郎丽萍2，陈红3，袁野4，李楠5，赵鹏勃1（1.西安西热锅炉环保工程有限公司，西安 710054；2.哈尔滨锅炉厂有限公司，哈尔滨 150046；3.东方电气集团 东方锅炉股份有限公司，四川 自贡 643001；4.华能长江环保科技有限公司，北京 102209；5.北京华能长江环保科技研究院有限公司，北京 102209）摘要：由于循环流化床（CFB）锅炉耐磨耐火材料选型尚缺乏完整的技术依据，部分 CFB 锅炉运行过程中出现耐磨耐火材料碎裂、脱落而造成炉内流化不良甚至结焦、回料系统堵塞、受热面磨损爆管等故障，直接影响了 CFB 机组的可靠性。为此，在国家能源领域行业标准制（修）订计划的安排下，研究了 CFB锅炉耐磨耐火材料的选型方法，在总结国内 CFB 锅炉耐磨耐火材料选型工程经验的基础上，制定了 循环流化床锅炉耐磨耐火材料选型导则（DL/T 2498-2022）。CFB 锅炉耐磨耐火材料按照材料特性分为 4大类，根据煤质特性及其变化范围、磨损指数、锅炉部位及磨损程度对耐磨耐火材料的要求，明确了耐磨耐火材料的选型原则与方法，该项电力行业技术标准将会对 CFB锅炉耐磨耐火材料的设计选择、工程建设及运行维护起到重要指导作用。关键词：CFB锅炉；耐磨耐火材料；选型；导则；受热面磨损；旋风分离器；回料系统Research and Formulation of Guideline on Selection of Abrasion-resistant Refractory for Circulating Fluidized Bed BoilerSUN Xian-bin1，LI Qiang1，LANG Li-ping2，CHEN Hong3，YUAN Ye4，LI Nan5，ZHAO Peng-bo1（1.Xi an Xire Boiler and Environmental Protection Engineering Co.，Ltd.，Xi an 710054，China；2.Harbin Boiler Co.，Ltd.，Harbin 150046，China；3.Dongfang Boiler Group Co.，Ltd.，Dongfang Electric Corporation，Zigong 643001，China；4.Huaneng Yangtze Environmental Technology Co.，Ltd.，Beijing 102209，China；5.Beijing Huaneng Yangtze Environmental Technology Research Institute Co.，Ltd.，Beijing 102209，China）Abstract：Due to the lack of complete technical basis on the selection of abrasion-resistant refractory for CFB boiler，some of the abrasion-resistant refractory have broken and fallen off during the operation of CFB boilers，resulting in poor fluidization or even agglomeration in the furnace，blockage of the circulating loop，wear and ex 收稿日期：2022-09-22作者简介：孙献斌（1963），男，工学硕士，教授级高级工程师，主要研究方向为循环流化床锅炉与清洁煤燃烧发电及氢能利用技术，；李强（1980），男，工 学 硕 士，高 级 工 程 师，主 要 研 究 方 向 为 循 环 流 化 床 锅 炉 与 节 能 环 保 技 术，；（通信作者）郎丽萍（1972），女，硕士，正高级工程师，主要从事 CFB锅炉设计研发工作，；陈红（1969），女，高级工程师，主要从事锅炉设计研发工作，；袁野（1989），男，博士，高级工程师，主要从事工程热物理方面研究开发工作，ye_；李楠（1984），男，硕士，高级工程师，主要从事热能工程方面研究开发工作，n_；赵鹏勃（1980），男，硕士，高级工程师，主要从事热能动力工程方面的研究工作，。引文格式：孙献斌，李强，郎丽萍，等.循环流化床锅炉耐磨耐火材料选型研究与导则制定 J.电力学报，2022，37（06）：485-493.DOI：10.13357/j.dlxb.2022.058.第 37 卷电力学报plosion of the heating surface，and other faults，which directly affect the reliability of CFB units.Therefore，under the arrangement of the national energy industry standard formulating（revising）plan，selection method of abrasion-resistant refractory is studied for CFB boiler.Based on summarizing selection experience of abrasion-resistant refractory for CFB boiler in China，the Guideline on Selection of Abrasion-resistant Refractory for Circulating Fluidized Bed Boiler（DL/T 24982022）is formulated.CFB boiler abrasion-resistant refractory materials are divided into 4 categories according to material characteristics.According to the requirements of coal property and its variation range，abrasion index，boiler position and abrasion degree on abrasion-resistant refractory materials，the selection principle and method of abrasion-resistant refractory materials are clarified.The technical standard of electric power industry will play a guiding role in design selection，engineering construction and maintenance of abrasion-resistant refractory for CFB boiler.Key words：CFB boiler；abrasion-resistant refractory；selection；guideline；heating surface wear；cyclone separator；circulating loop0 引言 我国已有 400余台 100 MW660 MW CFB 机组在运行，但部分 CFB 锅炉在运行过程中存在耐磨耐火材料脱落、碎裂、磨损等问题，造成炉内流化不良甚至结焦、回料系统堵塞、受热面磨损爆管等故障，导致CFB 机组非计划停运，影响了 CFB 锅炉运行的可靠性1-2。为此，亟需制定和颁布相关技术规范和标准，对CFB 锅炉工程应用过程中耐磨耐火材料的选型方法加以规范。2019年 7月，国家能源局发布了“2019年能源领域行业标准制（修）订计划项目”（见国能综通科技 2019 58号文），根据该文件的要求和安排，国内研究机构及大型锅炉制造厂共同承担了 循环流化床锅炉耐磨耐火材料选型导则 的编制工作。起草单位在总结国内 CFB 锅炉耐磨耐火材料选型工程经验的基础上，系统地研究了 CFB 锅炉耐磨耐火材料的分类及选型方法，制定了 循环流化床锅炉耐磨耐火材料选型导则（DL/T 24982022），该导则已于 2022年 5月由国家能源局发布，实施后可为 CFB 锅炉的工程应用提供选型依据，为提高 CFB 锅炉的可靠性提供标准化技术支撑。1 耐磨耐火材料分类及性能 CFB锅炉耐磨耐火材料可按材料特性不同而分为四类，具体分类情况如图 1所示。耐磨耐火材料（Abrasion-resistant Refractory）通常指在使用条件下耐磨性能优良的特种耐火材料。该类特种耐磨耐火材料在废弃物（含生活垃圾、工业垃圾、医疗垃圾、普通固体废弃物以及危险废弃物等）焚烧炉中使用时，还应具备优良的抗腐蚀能力。耐磨耐火浇注料（Abrasion-resistant Refractory Castable）是由致密耐火骨料、细粉、外加剂和结合剂组成的混合料，通常以干态交货，加水或其他液体混合后方可浇注施工，在使用温度下能抵抗物料冲刷的一类耐磨损性能优良的不定形耐火材料。耐磨耐火可塑料（Abrasion-resistant Plastic Refractory）是由致密耐火骨料、细粉、外加剂、结合剂和液体组成，具有良好可塑性，用捣打（机械或人工）方法施工，施工后自然硬化或加热硬化，在使用温度下能抵抗物料冲刷的一类耐磨损性能优良的不定形耐火材料。耐磨耐火制品（Abrasion-resistant Refractory Product）是由致密耐火骨料、细粉、外加剂、结合剂组成的混合料，并制成具有一定形状、尺寸及强度的坯体，在使用温度下能抵抗物料冲刷的一类耐磨损性能优良的定型耐火材料。图 1耐磨耐火材料分类Fig.1Classification of abrasion-resistant refractory486第 6 期孙献斌，等：循环流化床锅炉耐磨耐火材料选型研究与导则制定耐磨耐火泥浆（Abrasion-resistant Refractory Mortar）是由一定颗粒配比的耐火粉状料、结合剂及外加剂组成，用液体调配成浆体，是定型耐磨耐火制品的接缝材料。CFB 锅炉的耐磨耐火材料，必须具有一定的耐火度、抗压强度、抗折强度、抗热震性及足够小的线变化率；同时，为保证受热面有效换热，对耐磨耐火材料的导热系数也有一定要求3-9。为此，在 循环流化床锅炉耐磨耐火材料选型导则 编制时，根据耐磨耐火材料的理化指标，将其分为不同的级别供选型时选用，具体分级指标见表 1及表 2。2 耐磨耐火材料及固定方式的选择 2.1总体要求在选择 CFB锅炉耐磨耐火材料时，应根据煤质特性及其变化范围、磨损指数、锅炉部位及磨损程度对耐磨耐火材料的要求进行综合考虑。对于燃用低灰分或爆裂性强的燃料，需要在运行过程中向炉膛内补充其它物料（如细河砂等）作为循环物料的 CFB 锅炉，其耐磨耐火材料的选择还应考虑所补充的物料的磨损性。煤的磨损性可用煤的冲刷磨损指数进行判断，冲刷磨损指数 Ke应按 煤的冲刷磨损指数试验方法（DL/T 465）规定的方法测定10。表 1耐磨耐火浇注料理化指标Tab.1Physical and chemical